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JP7477198B2 - Combustion system and combustion method - Google Patents
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Description

本発明は、酸化剤を用いて廃棄物を燃焼する燃焼システム及び燃焼方法に関し、特に、二酸化炭素の排出を抑制するとともに大気に放出される排ガス量を低減するための技術に関する。 The present invention relates to a combustion system and a combustion method that uses an oxidizing agent to burn waste, and in particular to a technology for suppressing carbon dioxide emissions and reducing the amount of exhaust gas released into the atmosphere.

従来、一般廃棄物や産業廃棄物を処理するにあたり、いわゆるストーカ式焼却炉が使用されている。ストーカ式焼却炉は、前後及び左右方向に複数配設されたストーカと呼ばれる火格子の前後の往復運動に伴い、ごみが前方に移動しながら徐々に乾燥及び燃焼する方式の焼却炉であり、比較的単純な構造でありながら、投入されるごみの水分量や蒸発量によらず大量の廃棄物を処理することができるため、多くの焼却処理施設において採用されている。 Conventionally, so-called stoker-type incinerators have been used to treat general waste and industrial waste. Stoker-type incinerators are incinerators in which waste moves forward as multiple fire grates called stokers are arranged in the front-to-back and left-to-right directions, causing the waste to gradually dry and burn as it moves forward. Despite its relatively simple structure, it is capable of treating large amounts of waste regardless of the moisture content or evaporation rate of the waste fed in, and is therefore adopted in many incineration treatment facilities.

ストーカ式焼却炉においては、通常、乾燥ストーカ、燃焼ストーカ及び後燃焼ストーカの三段のストーカによって全体の火格子が構成され、それぞれのストーカ下から空気を供給することによって廃棄物を乾燥、燃焼、後燃焼(おき燃焼)させる。 In a stoker-type incinerator, the entire grate is usually made up of three stokers: a drying stoker, a combustion stoker, and a post-combustion stoker. Air is supplied from under each stoker to dry, combust, and post-combust the waste.

ところで、一般に、焼却炉に投入される廃棄物は性状や組成が一定でないことが多い。そのため、ストーカ上での燃焼を安定させるために、乾燥、燃焼、後燃焼ストーカそれぞれの送り速度を制御している。また、ストーカ下から供給するための空気をそれぞれのストーカごとに分割し、それぞれのストーカに供給する空気量を制御することによって安定燃焼を図っている。あるいは、ストーカ下から供給する空気に再循環させた燃焼排ガスや酸素を混合し、酸素濃度を変化させることにより、燃焼の抑制や燃焼の促進を行って安定燃焼を図っている。 Generally, the waste put into an incinerator often does not have a constant property or composition. Therefore, in order to stabilize the combustion on the stoker, the feed speed of each of the drying, combustion, and post-combustion stokers is controlled. Also, the air supplied from below the stoker is divided into separate units, and the amount of air supplied to each unit is controlled to ensure stable combustion. Alternatively, the air supplied from below the stoker is mixed with recirculated combustion exhaust gas and oxygen to change the oxygen concentration, thereby suppressing or promoting combustion and ensuring stable combustion.

ところが、このような制御の場合、空気量の調整による制御が主体となり、燃えやすいごみが局在している箇所に空気が過剰に供給された場合の局所的な温度上昇に伴う火格子の焼損が避けられない。 However, this type of control mainly relies on adjusting the amount of air, and if too much air is supplied to an area where combustible waste is concentrated, it is unavoidable that the grate will burn due to a localized rise in temperature.

また、近年では、地球温暖化防止のため、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するための様々な試みが検討されているが、ストーカ式焼却炉から排出される燃焼排ガス中には、燃焼用空気に含まれる窒素が多く含まれており、そのため二酸化炭素の濃度が低く、また燃焼排ガス流量も多いため、二酸化炭素を分離回収するためには膨大なエネルギを必要とする。 In addition, in recent years, various attempts have been considered to capture the carbon dioxide contained in combustion exhaust gas to prevent global warming. However, the combustion exhaust gas discharged from stoker incinerators contains a large amount of nitrogen contained in the combustion air, so the concentration of carbon dioxide is low and the flow rate of the combustion exhaust gas is also high, so a huge amount of energy is required to separate and capture the carbon dioxide.

燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素を効率よく分離回収するための試みとして、燃焼用の酸化剤として空気を用いるのではなく、酸素と燃焼排ガスを再循環させた再循環ガスを所定の割合で混合させたものを使用することが、石炭焚きボイラの技術分野において提案されている(非特許文献1、非特許文献2)。 In an attempt to efficiently separate and capture carbon dioxide contained in combustion exhaust gas, it has been proposed in the field of coal-fired boiler technology to use a mixture of oxygen and recirculated combustion exhaust gas in a specified ratio, rather than air as the oxidizing agent for combustion (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2).

非特許文献1や非特許文献2に記載された発明によると、酸素と再循環ガスの混合ガスを酸化剤として使用した場合にボイラから排出される燃焼排ガスの主成分は二酸化炭素となる。そしてボイラから排出された二酸化炭素の一部は再循環ガスとして酸素と混合され、残部が分離回収される。この燃焼技術は、酸化剤の主成分が酸素と二酸化炭素であることから、O2/CO2燃焼と呼ばれる。 According to the inventions described in Non-Patent Documents 1 and 2, when a mixture of oxygen and recirculated gas is used as an oxidizing agent, the main component of the combustion exhaust gas discharged from the boiler is carbon dioxide. A portion of the carbon dioxide discharged from the boiler is mixed with oxygen as the recirculated gas, and the remainder is separated and recovered. This combustion technology is called O2/CO2 combustion, since the main components of the oxidizing agent are oxygen and carbon dioxide.

O2/CO2燃焼を行うことで、燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を約97%にまで高めることができるとともに、燃焼排ガス流量は空気燃焼の場合の約1/5となり、より経済的に二酸化炭素を分離回収することが可能となる。 By performing O2/CO2 combustion, the carbon dioxide concentration in the flue gas can be increased to approximately 97%, and the flue gas flow rate is approximately one-fifth of that in air combustion, making it possible to separate and capture carbon dioxide more economically.

ところで、このようなO2/CO2燃焼をストーカ式焼却炉に適用した場合であっても、燃焼制御は依然としてストーカの送り速度の調整や酸化剤の供給量の調整によって行われるため、局所的な温度上昇に伴う火格子の焼損は避けられない。また特許文献1、特許文献2、特許文献3には、ストーカに供給する酸化剤の酸素濃度を制御する方法が提案されているが、二酸化炭素の分離回収を前提としたものではなく、あくまで燃焼の制御のみに着目したものである(特許文献1、特許文献2、特許文献3)。 However, even if this type of O2/CO2 combustion is applied to a stoker-type incinerator, combustion control is still performed by adjusting the stoker feed rate and the amount of oxidant supplied, so burning of the fire grate due to localized temperature increases is unavoidable. In addition, Patent Documents 1, 2, and 3 propose methods for controlling the oxygen concentration of the oxidant supplied to the stoker, but these methods are not based on the assumption of separating and capturing carbon dioxide, and instead focus solely on controlling combustion (Patent Documents 1, 2, and 3).

内田輝俊「酸素燃焼を用いたCO2を排出しない石炭火力発電所の実現に向けて~カライド酸素燃焼プロジェクトの運転状況~」、平成25年度火力原子力発電大会論文集、2014年4月発刊Terutoshi Uchida, "Toward the realization of a coal-fired power plant that does not emit CO2 using oxyfuel combustion - Operational status of the Callide oxyfuel combustion project", Proceedings of the Thermal and Nuclear Power Generation Conference 2013, April 2014 中山寿美枝、外3名「O2/CO2燃焼によるCO2回収型石炭火力システム」、エネルギー・資源、Vol.14 No.1(1993)Sumie Nakayama and 3 others, "CO2 capture type coal-fired power generation system using O2/CO2 combustion," Energy and Resources, Vol. 14, No. 1 (1993)

特開2006-57963号公報JP 2006-57963 A 特開2020-91054号公報JP 2020-91054 A 特開2006-242490号公報JP 2006-242490 A

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、二酸化炭素を効率的に分離回収することができるとともに、ストーカ式焼却炉の局所的な温度上昇の発生を回避して火格子の焼損を防止することが可能な燃焼システム及び燃焼方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these problems, and aims to provide a combustion system and a combustion method that can efficiently separate and capture carbon dioxide, and can prevent localized temperature increases in a stoker-type incinerator, thereby preventing burnout of the fire grate.

本発明では、以下のような解決手段を提供する。 The present invention provides the following solutions:

第1の特徴に係る発明は、下方から酸化剤を供給する複数のストーカと、再循環させた燃焼排ガスに酸素を混合した気体を酸化剤として複数のストーカに供給する酸化剤供給手段と、複数のストーカに供給される酸化剤の酸素濃度をストーカごとに調整する酸素濃度調整手段とを備えるストーカ式焼却炉と、ストーカ式焼却炉から排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離手段とを備える燃焼システムである。 The invention according to the first aspect is a combustion system comprising a stoker-type incinerator having a plurality of stokers that supply an oxidant from below, an oxidant supplying means that supplies a gas in which oxygen is mixed with recirculated combustion exhaust gas as an oxidant to the plurality of stokers, and an oxygen concentration adjusting means that adjusts the oxygen concentration of the oxidant supplied to the plurality of stokers for each stoker, and a carbon dioxide separation means that separates and recovers carbon dioxide in the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator.

第1の特徴に係る発明によれば、酸素と再循環ガスを酸化剤として使用することで、燃焼排ガス中の成分は、ほぼ二酸炭素と水となる。つまり、酸化剤として空気を使用した場合と比して燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができるため、二酸化炭素分離手段において効率的に二酸化炭素を回収することが可能となる。また、ストーカ式焼却炉から排出される燃焼排ガスの流量は、空気を酸化剤として使用した場合と比して1/2以下となるため、二酸化炭素分離手段を小型化することができる。 According to the invention relating to the first feature, by using oxygen and recirculated gas as oxidizing agents, the components in the combustion exhaust gas become almost entirely carbon dioxide and water. In other words, the carbon dioxide concentration in the combustion exhaust gas can be increased compared to when air is used as the oxidizing agent, making it possible to efficiently capture carbon dioxide in the carbon dioxide separation means. In addition, the flow rate of the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator is half or less compared to when air is used as the oxidizing agent, making it possible to miniaturize the carbon dioxide separation means.

また、ストーカごとに酸素濃度を調整した酸化剤を各ストーカに供給することで、燃焼に必要な酸素を各ストーカに供給することができるとともに、各ストーカでの燃焼を適切に制御することができ、局所的な温度上昇を回避して火格子の焼損を防止することができる。 In addition, by supplying each stoker with an oxidizer with an adjusted oxygen concentration, the oxygen required for combustion can be supplied to each stoker, and the combustion in each stoker can be appropriately controlled, avoiding localized temperature increases and preventing the fire grate from burning.

第2の特徴に係る発明は、第1の特徴に係る発明であって、酸素濃度調整手段は、再循環させた燃焼排ガスに混合される酸素の供給量をストーカごとに調整する酸素供給量調整手段によって構成される。 The second aspect of the invention is the first aspect of the invention, in which the oxygen concentration adjustment means is composed of an oxygen supply amount adjustment means that adjusts the amount of oxygen mixed into the recirculated combustion exhaust gas for each stoker.

第2の特徴に係る発明によれば、再循環される燃焼排ガス流量を固定して、燃焼排ガスに混合される酸素の流量をストーカごとに調整することによって個別の酸素濃度が調整されるため、全体の燃焼排ガス流量を増加させることなく、個別の燃焼状態に応じた酸素濃度とすることができる。全体の燃焼排ガス流量の大きな変化がないため、二酸化炭素分離手段等の排ガス処理設備も小型化することができる。 According to the invention relating to the second feature, the recirculated flue gas flow rate is fixed, and the flow rate of oxygen mixed into the flue gas is adjusted for each stoker to adjust the individual oxygen concentrations, so that oxygen concentrations can be adjusted according to the individual combustion conditions without increasing the overall flue gas flow rate. Since there is no significant change in the overall flue gas flow rate, exhaust gas treatment equipment such as carbon dioxide separation means can also be made smaller.

第3の特徴に係る発明は、第1または第2の特徴に係る発明であって、複数のストーカ上における燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、燃焼状態検出手段で検出された燃焼状態に応じて、複数のストーカのうち所定のストーカに供給される酸化剤の酸素濃度を制御する制御手段とを備える。 The invention according to the third characteristic is the invention according to the first or second characteristic, and includes a combustion state detection means for detecting the combustion state on the multiple stokers, and a control means for controlling the oxygen concentration of the oxidizer supplied to a specific stoker among the multiple stokers according to the combustion state detected by the combustion state detection means.

第3の特徴に係る発明によれば、複数設けられたストーカのそれぞれの領域における燃焼状態に応じ、所定のストーカに供給される酸化剤の酸素濃度を制御するため、ストーカの局所的な温度上昇を抑制することができるとともに、焼却残渣の熱しゃく減量を規制値以下に抑制することができる。 According to the third feature of the invention, the oxygen concentration of the oxidizer supplied to a specific stoker is controlled according to the combustion state in each region of the multiple stokers, so that local temperature increases in the stoker can be suppressed and the thermal loss of the incineration residue can be suppressed to below the regulated value.

第4の特徴に係る発明は、第3の特徴に係る発明であって、再循環ガスとして減温集じん後の燃焼排ガスを用いる。 The fourth feature of the invention is the third feature of the invention, in which the combustion exhaust gas after temperature reduction and dust collection is used as the recirculation gas.

第4の特徴に係る発明によれば、集じんによって酸性成分や不純物を除去した後の燃焼排ガスを再循環して酸化剤として使用するため、酸化剤はほぼ二酸化炭素と酸素によって構成される。そのため、燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、高効率で二酸化炭素を分離回収することができる。 According to the invention relating to the fourth feature, the combustion exhaust gas after removing acidic components and impurities by dust collection is recycled and used as an oxidizing agent, so the oxidizing agent is composed almost entirely of carbon dioxide and oxygen. This makes it possible to increase the carbon dioxide concentration in the combustion exhaust gas, and to separate and capture carbon dioxide with high efficiency.

第5の特徴に係る発明は、第3の特徴に係る発明であって、再循環させた燃焼排ガスに混合する酸素として圧力変動吸着法(PSA法)により製造した酸素を用いる。 The fifth aspect of the invention is the third aspect of the invention, in which oxygen produced by pressure swing adsorption (PSA) is used as the oxygen to be mixed with the recirculated combustion exhaust gas.

第5の特徴に係る発明によれば、圧力変動吸着法(PSA法)により製造した純度の高い酸素を酸化剤の一部として用いることで、酸化剤の成分をほぼ二酸化炭素と酸素にすることができる。そのため、燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、より高効率で二酸化炭素を分離回収することができる。 According to the fifth aspect of the invention, by using high-purity oxygen produced by pressure swing adsorption (PSA) as part of the oxidant, the oxidant components can be made up almost entirely of carbon dioxide and oxygen. This makes it possible to increase the carbon dioxide concentration in the combustion exhaust gas, and to separate and capture carbon dioxide more efficiently.

第6の特徴に係る発明は、第3の特徴に係る発明であって、ストーカ式焼却炉から排出された燃焼排ガスから水分を分離する水分離手段をさらに備え、二酸化炭素分離手段は水分離手段によって水分を分離された燃焼排ガスから二酸化炭素を分離する。 The sixth aspect of the invention is the third aspect of the invention, further comprising a water separation means for separating moisture from the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator, and the carbon dioxide separation means separates carbon dioxide from the combustion exhaust gas from which moisture has been separated by the water separation means.

第6の特徴に係る発明によれば、水分離手段によって水分を除去した後の燃焼排ガスから二酸化炭素を分離するため、二酸化炭素分離手段において処理される燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができ、より高効率で二酸化炭素を分離回収することができる。 According to the sixth aspect of the invention, carbon dioxide is separated from the combustion exhaust gas after the water has been removed by the water separation means, so that the carbon dioxide concentration in the combustion exhaust gas treated by the carbon dioxide separation means can be increased, and carbon dioxide can be separated and recovered more efficiently.

第7の特徴に係る発明は、第3の特徴に係る発明であって、ストーカ式焼却炉から排出された燃焼排ガスから水分を分離する水分離手段と、水分離手段で分離した水を電気分解する水電気分解装置を備え、再循環させた燃焼排ガスに混合する酸素として水電気分解装置における電気分解によって発生した酸素を用いる。 The invention according to the seventh characteristic is the invention according to the third characteristic, and is provided with a water separation means for separating water from the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator, and a water electrolysis device for electrolyzing the water separated by the water separation means, and uses the oxygen generated by electrolysis in the water electrolysis device as the oxygen to be mixed with the recirculated combustion exhaust gas.

第7の特徴に係る発明によれば、燃焼排ガスから分離回収した水分を電気分解することで発生させた酸素を酸化剤の一部として使用することで、酸化剤として使用する酸素を廃棄物処理プロセスの系内で賄うことができ、酸素を輸送又は発生させるためのエネルギを節約することができる。 According to the seventh aspect of the invention, by using oxygen generated by electrolyzing water separated and recovered from combustion exhaust gas as part of the oxidizing agent, the oxygen used as the oxidizing agent can be supplied within the waste treatment process system, and energy for transporting or generating oxygen can be saved.

第8の特徴に係る発明は、第3の特徴に係る発明であって、二次燃焼用の酸化剤として空気を用いる。 The eighth aspect of the invention is the third aspect of the invention, in which air is used as an oxidizer for secondary combustion.

第8の特徴に係る発明によれば、二次燃焼用の酸化剤として空気を使用することにより、酸素生成のためのエネルギを削減することができる。また、酸化剤として空気を使用した二次燃焼はサーマルNOxが発生しにくい温度領域に抑えられるため、大幅なNOx生成量の増加はない。 According to the eighth aspect of the invention, by using air as an oxidizer for secondary combustion, it is possible to reduce the energy required to generate oxygen. In addition, secondary combustion using air as an oxidizer is limited to a temperature range where thermal NOx is unlikely to be generated, so there is no significant increase in the amount of NOx generated.

第9の特徴に係る発明は、下方から酸化剤を供給する複数のストーカを備えたストーカ式焼却炉を用いた燃焼方法であって、再循環させた燃焼排ガスに酸素を混合した気体を酸化剤として複数のストーカに供給するステップと、複数のストーカに供給される酸化剤の酸素濃度をストーカごとに調整するステップと、ストーカ式焼却炉から排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離回収するステップと、を備える燃焼方法である。 The invention according to the ninth aspect is a combustion method using a stoker-type incinerator equipped with multiple stokers that supply an oxidizing agent from below, and includes the steps of: supplying a gas in which oxygen is mixed with recirculated combustion exhaust gas to the multiple stokers as an oxidizing agent; adjusting the oxygen concentration of the oxidizing agent supplied to the multiple stokers for each stoker; and separating and recovering carbon dioxide in the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator.

第9の特徴に係る発明によれば、第1の特徴に係る発明と同様、酸素と再循環ガスを酸化剤として使用することで、燃焼排ガス中の成分は、ほぼ二酸炭素と水となる。つまり、酸化剤として空気を使用した場合と比して燃焼排ガス中の二酸化炭素濃度を高めることができるため、二酸化炭素分離手段において効率的に二酸化炭素を回収することが可能となる。また、ストーカ式焼却炉から排出される燃焼排ガスの流量は、空気を酸化剤として使用した場合と比して1/2以下となるため、二酸化炭素分離手段を小型化することができる。 According to the ninth aspect of the invention, as with the first aspect, oxygen and recirculated gas are used as oxidizing agents, so that the components in the flue gas are mostly carbon dioxide and water. In other words, the carbon dioxide concentration in the flue gas can be increased compared to when air is used as the oxidizing agent, making it possible to efficiently capture carbon dioxide in the carbon dioxide separation means. In addition, the flow rate of the flue gas discharged from the stoker-type incinerator is half or less compared to when air is used as the oxidizing agent, so the carbon dioxide separation means can be made smaller.

本発明によれば、二酸化炭素を効率的に分離回収することができるとともに、ストーカ式焼却炉の局所的な温度上昇の発生を回避して火格子の焼損を防止することが可能な燃焼システム及び燃焼方法を提供することができる。 The present invention provides a combustion system and a combustion method that can efficiently separate and capture carbon dioxide, and can prevent localized temperature increases in a stoker-type incinerator, thereby preventing burnout of the fire grate.

図1は、本発明に係るストーカ式焼却炉を用いた燃焼システムを示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a combustion system using a stoker-type incinerator according to the present invention. 図2は、本発明に係るストーカ式焼却炉の酸化剤供給手段を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an oxidant supplying means of the stoker type incinerator according to the present invention. 図3は、実施形態1に係るストーカ式焼却炉を用いた燃焼方法を示すフロー図である。FIG. 3 is a flow diagram showing a combustion method using a stoker-type incinerator according to the first embodiment. 図4は、実施形態2に係るストーカ式焼却炉を用いた燃焼方法を示すフロー図である。FIG. 4 is a flow diagram showing a combustion method using a stoker-type incinerator according to the second embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。なお、本発明において、酸化剤なる用語は、廃棄物を酸化するための気体だけでなく乾燥のために用いられる気体をも含むものとする。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this is merely an example, and the technical scope of the present invention is not limited to this. Note that in the present invention, the term oxidizing agent includes not only gases for oxidizing waste materials, but also gases used for drying.

[ストーカ式焼却炉を用いた燃焼システムの全体構成]
図1を用いて、本実施形態に係るストーカ式焼却炉100を用いた燃焼システムの全体構成を説明する。
[Overall configuration of a combustion system using a stoker-type incinerator]
The overall configuration of a combustion system using a stoker-type incinerator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

図1は、本実施形態にかかる燃焼システムの概略系統図を示したものであり、当該燃焼システムは、ストーカ式焼却炉100と、排ガス冷却装置200と、バグフィルタ300と、水分離手段400と、排ガス再循環送風機500と、二酸化炭素分離手段600と、水電気分解装置700と、酸素発生装置800と、制御装置900と、図示しない煙突によって構成される。 Figure 1 shows a schematic diagram of the combustion system according to this embodiment, which is composed of a stoker-type incinerator 100, an exhaust gas cooling device 200, a bag filter 300, a water separation means 400, an exhaust gas recirculation blower 500, a carbon dioxide separation means 600, a water electrolysis device 700, an oxygen generation device 800, a control device 900, and a chimney (not shown).

図1に示すように、本実施形態のストーカ式焼却炉100は、不定形の一般廃棄物や、産業廃棄物等の廃棄物を焼却処理するものであり、投入される廃棄物の流れの上流側から見て最上流に位置する乾燥ストーカ131、燃焼ストーカ132~135、最下流に位置する後燃焼ストーカ136からなる複数のストーカ130を備える燃焼室110と、燃焼室110に廃棄物を供給する供給装置120と、ストーカ130の下方に位置する風箱からストーカ130を介して燃焼室110に酸化剤を供給する酸化剤供給手段140と、焼却残渣を排出する焼却残渣排出機構150と、燃焼状態検出手段160と、燃焼室に追加の酸化剤を供給する二次酸化剤供給手段170と、図示しない冷却水槽とを備える。 As shown in FIG. 1, the stoker-type incinerator 100 of this embodiment incinerates waste such as general waste of irregular shape and industrial waste, and is equipped with a combustion chamber 110 equipped with multiple stokers 130 consisting of a drying stoker 131 located at the most upstream side as viewed from the upstream side of the flow of waste input, combustion stokers 132 to 135, and a post-combustion stoker 136 located at the most downstream side, a supply device 120 that supplies waste to the combustion chamber 110, an oxidizing agent supplying means 140 that supplies oxidizing agent to the combustion chamber 110 through the stoker 130 from a wind box located below the stoker 130, an incineration residue discharge mechanism 150 that discharges incineration residue, a combustion state detection means 160, a secondary oxidizing agent supplying means 170 that supplies additional oxidizing agent to the combustion chamber, and a cooling water tank (not shown).

供給装置120は、廃棄物を一時的に貯留するホッパ及びプッシャ等の供給手段によって構成されており、図示しないごみピットからごみクレーンによって供給装置120に供給された廃棄物を貯留し、間欠的に燃焼室110に投入するものである。 The supply device 120 is composed of supply means such as a hopper and a pusher that temporarily store waste. It stores waste supplied to the supply device 120 by a waste crane from a waste pit (not shown) and intermittently feeds it into the combustion chamber 110.

ストーカ130は、乾燥ストーカ131、燃焼ストーカ132~135及び後燃焼ストーカ136からなる複数段の火格子によって構成され、それぞれ、所定の移送速度で前後に摺動している。また、乾燥ストーカ131、燃焼ストーカ132~135及び後燃焼ストーカ136の下方にはそれぞれ、酸化剤供給手段140に接続される風箱131W~136Wが設けられている。 The stoker 130 is composed of multiple stages of grates, consisting of the drying stoker 131, the combustion stokers 132-135, and the post-combustion stoker 136, each of which slides back and forth at a predetermined transport speed. In addition, below the drying stoker 131, the combustion stokers 132-135, and the post-combustion stoker 136, wind boxes 131W-136W, which are connected to the oxidizer supply means 140, are provided, respectively.

このような構造であるから、供給装置120によって燃焼室110に供給された廃棄物は火格子の摺動又は揺動に伴い燃焼室110の下流側、つまり焼却残渣排出機構150側に進みつつ、それぞれのステージに応じて酸化剤供給手段140によって供給される酸化剤によって乾燥・燃焼・後燃焼する。つまり、乾燥火格子131には下方から乾燥のための酸化剤が供給され、乾燥ストーカ131上の廃棄物は水分が蒸発し乾燥され、燃焼ストーカ132に供給される。燃焼ストーカ132~135には下方から燃焼用の酸化剤が供給され、燃焼ストーカ132~135上の廃棄物は酸化剤によって燃焼され、後燃焼ストーカ136に供給される。後燃焼ストーカ136には下方から後燃焼用の酸化剤が供給され、後燃焼ストーカ136上の廃棄物は酸化剤によって後燃焼される。後燃焼ストーカ136で後燃焼された廃棄物は、焼却残渣排出機構150に送られ、下方に設けられた図示しない冷却水槽に排出される。 Because of this structure, the waste supplied to the combustion chamber 110 by the supply device 120 advances downstream of the combustion chamber 110, that is, toward the incineration residue discharge mechanism 150, as the grate slides or swings, and is dried, combusted, and post-combusted by the oxidizer supplied by the oxidizer supply means 140 according to each stage. In other words, the drying grate 131 is supplied with an oxidizer for drying from below, and the waste on the drying stoker 131 is dried as the moisture evaporates and supplied to the combustion stoker 132. The combustion stokers 132 to 135 are supplied with an oxidizer for combustion from below, and the waste on the combustion stokers 132 to 135 is combusted by the oxidizer and supplied to the post-combustion stoker 136. The post-combustion stoker 136 is supplied with an oxidizer for post-combustion from below, and the waste on the post-combustion stoker 136 is post-combusted by the oxidizer. The waste post-combusted in the post-combustion stoker 136 is sent to the incineration residue discharge mechanism 150 and discharged into a cooling water tank (not shown) provided below.

焼却残渣排出機構150は、図示しないゲートやダンパなどによって構成され、後燃焼ストーカ136で後燃焼された廃棄物を、下方に設けられた冷却水槽に所定の間隔で排出する。 The incineration residue discharge mechanism 150 is composed of gates and dampers (not shown), and discharges the waste that has been post-combusted in the post-combustion stoker 136 at predetermined intervals into a cooling water tank located below.

燃焼状態検出手段160は、燃焼室110内の燃焼状態、好ましくは、それぞれのストーカ131~136上における個別の燃焼状態を検出するために設置されたものであり、例えば、それぞれのストーカ131~136の上方における燃焼室内温度を検出する温度検出手段や、廃棄物の燃え切り点の位置を検出する赤外線カメラ又は光量センサなどによって構成される。ただし、燃焼状態検出手段160は、それぞれのストーカ131~136上における燃焼状態を検出することができるものであれば、上記に限定されるものではない。 The combustion state detection means 160 is installed to detect the combustion state in the combustion chamber 110, preferably the individual combustion states on each of the stokers 131-136, and is composed of, for example, a temperature detection means for detecting the temperature inside the combustion chamber above each of the stokers 131-136, an infrared camera or a light quantity sensor for detecting the position of the burnout point of the waste, etc. However, the combustion state detection means 160 is not limited to the above, as long as it can detect the combustion state on each of the stokers 131-136.

二次酸化剤供給手段170は、酸化剤供給手段140から供給される酸化剤で燃焼しきれない未燃分を完全燃焼させるため、追加の酸化剤を燃焼室110内に供給するものである。このように、酸化剤供給手段140と二次酸化剤供給手段170により廃棄物の燃焼が行われ、燃焼に伴い発生した燃焼排ガスは排ガス冷却装置200に送られる。 The secondary oxidant supply means 170 supplies additional oxidant into the combustion chamber 110 to completely burn the unburned fuel that cannot be completely burned with the oxidant supplied from the oxidant supply means 140. In this way, the waste is combusted by the oxidant supply means 140 and the secondary oxidant supply means 170, and the combustion exhaust gas generated by the combustion is sent to the exhaust gas cooling device 200.

排ガス冷却装置200は、ストーカ式焼却炉100から排出された燃焼排ガスをバグフィルタ300に供給可能な温度であって、「ごみ処理に係るダイオキシン類発生防止等ガイドライン」に記された概ね200℃程度以下まで減温するものであり、例えば、燃焼排ガスの熱によって蒸気を発生させる廃ガスボイラ210やエコノマイザ220、冷却水を噴霧して燃焼排ガスを冷却する減温塔230等によって構成される。 The exhaust gas cooling device 200 reduces the temperature of the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator 100 to a temperature at which it can be supplied to the bag filter 300, and is approximately 200°C or less as stated in the "Guidelines for preventing the generation of dioxins in waste treatment." For example, it is composed of a waste gas boiler 210 and economizer 220 that generate steam using the heat of the combustion exhaust gas, and a temperature reducing tower 230 that sprays cooling water to cool the combustion exhaust gas.

バグフィルタ300は排ガス冷却装置200で減温された燃焼排ガスを集じんろ過するろ布を備え、燃焼排ガス中に含まれる煤塵や有害成分を除去するものである。バグフィルタ入口における排ガス煙道には、バグフィルタ300に薬剤を吹き込むための図示しない薬剤供給装置が配設される。薬剤供給装置から供給されるアルカリ薬剤が、バグフィルタ300のろ布上において燃焼排ガス中の酸性成分と中和反応を起こすことにより、燃焼排ガスの浄化が行われる。 The bag filter 300 is equipped with a filter cloth that collects and filters the combustion exhaust gas that has been cooled by the exhaust gas cooling device 200, and removes soot and harmful components contained in the combustion exhaust gas. A chemical supply device (not shown) for injecting chemicals into the bag filter 300 is disposed in the exhaust gas flue at the bag filter inlet. The alkaline chemicals supplied from the chemical supply device cause a neutralization reaction with the acidic components in the combustion exhaust gas on the filter cloth of the bag filter 300, thereby purifying the combustion exhaust gas.

水分離手段400は、燃焼排ガス中の水分を分離して回収するものであり、排ガス冷却装置200及びバグフィルタ300を経て温度が低下して酸性成分や不純物がろ過された燃焼排ガスから水蒸気を分離する水蒸気分離装置410と、水蒸気分離装置410で燃焼排ガスから分離された水蒸気を凝縮して復水とする復水器420によって構成される。 The water separation means 400 separates and recovers the water in the combustion exhaust gas, and is composed of a water vapor separation device 410 that separates water vapor from the combustion exhaust gas whose temperature has been reduced through the exhaust gas cooling device 200 and the bag filter 300 and from which acidic components and impurities have been filtered out, and a condenser 420 that condenses the water vapor separated from the combustion exhaust gas by the water vapor separation device 410 to produce condensed water.

排ガス再循環送風機500は、バグフィルタ300の下流に配設される送風機であり、バグフィルタ300で煤塵や有害成分が除去された燃焼排ガスを吸引して、その一部を酸化剤としてストーカ式焼却炉100に供給するためのものである。 The exhaust gas recirculation blower 500 is a blower that is placed downstream of the bag filter 300, and is used to suck in the combustion exhaust gas from which soot and harmful components have been removed by the bag filter 300, and to supply a portion of it to the stoker-type incinerator 100 as an oxidizing agent.

二酸化炭素分離手段600は、ストーカ式焼却炉100から排出されバグフィルタ300で浄化された燃焼排ガスから、燃焼排ガス中に含まれる二酸化炭素を選択的に分離するものである。燃焼排ガスから二酸化炭素を分離するための手段としては、分離膜による分離でもよいし、化学吸着や物理吸着、あるいは深冷分離法によるものであってもよい。 The carbon dioxide separation means 600 selectively separates the carbon dioxide contained in the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator 100 and purified by the bag filter 300. The means for separating the carbon dioxide from the combustion exhaust gas may be separation using a separation membrane, chemical adsorption, physical adsorption, or cryogenic separation.

水電気分解装置700は、水を電気分解して酸素と水素を発生させるものである。本実施形態における水電気分解装置700は、水を貯留する電解槽、電源、電源の正極と接続される陽極、電源の負極と接続される陰極などによって構成される。 The water electrolysis device 700 electrolyzes water to generate oxygen and hydrogen. In this embodiment, the water electrolysis device 700 is composed of an electrolytic cell that stores water, a power source, an anode that is connected to the positive electrode of the power source, and a cathode that is connected to the negative electrode of the power source.

酸素発生装置800は、ストーカ式焼却炉100の酸化剤供給手段140に酸化剤として酸素を供給するものであり、後述する酸素供給路に接続される。 The oxygen generator 800 supplies oxygen as an oxidant to the oxidant supply means 140 of the stoker-type incinerator 100, and is connected to the oxygen supply passage described below.

制御装置900は、ストーカ式焼却炉100の燃焼状態に応じて、酸化剤供給手段140や再循環送風機500、水電気分解装置700などを制御する。 The control device 900 controls the oxidant supply means 140, the recirculation blower 500, the water electrolysis device 700, etc. according to the combustion state of the stoker-type incinerator 100.

[酸化剤供給手段の構成]
次に、図2を用いて、本実施形態に係るストーカ式焼却炉100の酸化剤供給手段140について説明する。
[Configuration of oxidant supply means]
Next, the oxidizing agent supplying means 140 of the stoker type incinerator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る酸化剤供給手段140は、各ストーカ131~136に対して酸素濃度が個別に調整された酸化剤を供給するものである。酸化剤供給手段140は、流量及び酸素濃度が調整された酸化剤を各ストーカ下方に配設される風箱131W~136Wに供給する酸化剤供給路141a~146a、各ストーカに供給される酸化剤の流量を調整する酸化剤流量調整手段141b~146b、各ストーカごとに供給される再循環ガスに対して酸素を混合する酸素供給路142c~146c、再循環ガスに混合する酸素の流量を調整する酸素流量調整手段142d~146dからなる。 The oxidant supplying means 140 according to this embodiment supplies oxidant with an individually adjusted oxygen concentration to each of the stokers 131-136. The oxidant supplying means 140 comprises oxidant supply passages 141a-146a that supply oxidant with an adjusted flow rate and oxygen concentration to the wind boxes 131W-136W disposed below each of the stokers, oxidant flow rate adjusting means 141b-146b that adjust the flow rate of the oxidant supplied to each of the stokers, oxygen supply passages 142c-146c that mix oxygen into the recirculated gas supplied to each of the stokers, and oxygen flow rate adjusting means 142d-146d that adjust the flow rate of oxygen mixed into the recirculated gas.

酸化剤供給路140aに供給される酸化剤として、燃焼排ガスを再循環させた再循環ガスを単独で、又は、再循環ガスに対して流量調整を行った酸素を混合したものを用いる。以下、この点について具体的に説明する。 The oxidizer supplied to the oxidizer supply passage 140a is either recirculated combustion exhaust gas alone or a mixture of recirculated gas and oxygen with an adjusted flow rate. This will be explained in detail below.

乾燥ストーカ131に対して酸化剤を供給する酸化剤供給手段141は、酸化剤供給路141a及び酸化剤流量調整手段141bからなる。最上流に位置するストーカである乾燥ストーカ131においては、主に廃棄物の乾燥を行うため、酸素を供給する必要はない。そのため酸素供給路を接続させず再循環ガスのみを酸化剤供給路141a及び酸化剤流量調整手段141bを介して乾燥ストーカ131に供給する。 The oxidant supply means 141 that supplies oxidant to the drying stoker 131 consists of an oxidant supply path 141a and an oxidant flow rate adjustment means 141b. The drying stoker 131, which is the stoker located at the most upstream, does not need to supply oxygen because it mainly dries waste. Therefore, without connecting an oxygen supply path, only recirculated gas is supplied to the drying stoker 131 via the oxidant supply path 141a and the oxidant flow rate adjustment means 141b.

複数段配設された燃焼ストーカ132、133、134、135においては、乾燥後の廃棄物を燃焼させるため、酸素を混入させた酸化剤が供給される。したがって、燃焼ストーカ132~135に酸化剤を供給する酸化剤供給手段142~145は、酸化剤供給路142a~145a、酸化剤流量調整手段142b~145b、酸素供給路142c~145c、酸素流量調整手段142d~145dからなり、酸素流量調整手段142d~145dで流量を個別に調整した酸素を再循環ガスに混合した気体を酸化剤として燃焼ストーカ132~135に供給する。 In the combustion stokers 132, 133, 134, and 135 arranged in multiple stages, an oxidant mixed with oxygen is supplied to combust the dried waste. Therefore, the oxidant supplying means 142-145 that supplies the oxidant to the combustion stokers 132-135 are composed of oxidant supply paths 142a-145a, oxidant flow rate adjusting means 142b-145b, oxygen supply paths 142c-145c, and oxygen flow rate adjusting means 142d-145d, and the gas in which the oxygen whose flow rate is individually adjusted by the oxygen flow rate adjusting means 142d-145d is mixed with the recirculated gas is supplied to the combustion stokers 132-135 as the oxidant.

最下流に位置するストーカである後燃焼ストーカ136においては、燃焼後の廃棄物の未燃分を燃焼させ、焼却残渣の熱しゃく減量を基準値以下に抑える必要があるため、酸素を混入させた酸化剤が供給される。したがって、後燃焼ストーカ136に酸化剤を供給する酸化剤供給手段146は、酸化剤供給路146a、酸化剤流量調整手段146b、酸素供給路146c、酸素流量調整手段146dからなり、酸素流量調整手段146dで流量を調整した酸素を再循環ガスに混合した気体を酸化剤として後燃焼ストーカ136に供給する。 In the post-combustion stoker 136, which is the stoker located at the most downstream, an oxidizing agent containing oxygen is supplied because it is necessary to burn the unburned waste after combustion and to keep the incineration residue's thermal loss below a standard value. Therefore, the oxidizing agent supplying means 146 that supplies the oxidizing agent to the post-combustion stoker 136 consists of an oxidizing agent supply path 146a, an oxidizing agent flow rate adjustment means 146b, an oxygen supply path 146c, and an oxygen flow rate adjustment means 146d, and supplies the post-combustion stoker 136 with a gas mixed with the recirculating gas, with the flow rate of oxygen adjusted by the oxygen flow rate adjustment means 146d.

このように、各燃焼ストーカ132~135及び後燃焼ストーカ136に酸化剤を供給する酸化剤供給手段142~146は、それぞれ酸素流量調整手段142d~146dを備え、個別に酸素濃度を調整した酸化剤を各ストーカ132~136に供給する。 In this way, the oxidant supplying means 142-146 that supply oxidant to each combustion stoker 132-135 and post-combustion stoker 136 are each equipped with oxygen flow rate adjusting means 142d-146d, and supply oxidant with individually adjusted oxygen concentration to each stoker 132-136.

また、図2に示すように、二次酸化剤供給手段170は、酸化剤供給路170a、酸化剤流量調整手段170b、酸素供給路170c、酸素流量調整手段170dによって構成され、二次酸化剤として酸素を混合した再循環ガスが燃焼室110に供給される。あるいは、二次酸化剤として送風機により空気を供給するようにしてもよい。 As shown in FIG. 2, the secondary oxidant supply means 170 is composed of an oxidant supply path 170a, an oxidant flow rate adjustment means 170b, an oxygen supply path 170c, and an oxygen flow rate adjustment means 170d, and recirculated gas mixed with oxygen as a secondary oxidant is supplied to the combustion chamber 110. Alternatively, air may be supplied as the secondary oxidant by a blower.

[燃焼方法]
次に、本実施形態に係るストーカ式焼却炉100を用いた燃焼方法について説明する。なお、通常の燃焼運転中であって、既に各ストーカ131~136上において乾燥・燃焼・後燃焼が行われている状況について説明する。この場合、再循環送風機500によって再循環させた燃焼排ガス、及び、水電気分解装置700又は酸素発生装置800で発生させた酸素が、酸化剤供給手段140に供給される。また、二酸化炭素分離手段600においては、ストーカ式焼却炉100から排出された燃焼排ガス中の二酸化炭素が分離回収されている。
[Combustion method]
Next, a combustion method using the stoker-type incinerator 100 according to this embodiment will be described. A situation will be described in which drying, combustion, and post-combustion are already performed on each of the stokers 131 to 136 during normal combustion operation. In this case, the combustion exhaust gas recirculated by the recirculation blower 500 and the oxygen generated by the water electrolysis device 700 or the oxygen generation device 800 are supplied to the oxidizing agent supply means 140. In addition, the carbon dioxide separation means 600 separates and recovers the carbon dioxide in the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator 100.

そして、上記のように構成された酸化剤供給手段140によって、酸化剤が以下のように供給される。 The oxidant is then supplied by the oxidant supply means 140 configured as described above as follows:

まず、乾燥ストーカ131には、再循環送風機500から供給される再循環ガスのみが、酸化剤供給路141a及び酸化剤流量調整手段141bを介して供給される。 First, only the recirculated gas supplied from the recirculation blower 500 is supplied to the drying stoker 131 via the oxidant supply passage 141a and the oxidant flow rate adjustment means 141b.

また、複数段配設された燃焼ストーカ132~135については、燃焼室110内の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段160の検出結果に基づいて、各ストーカに供給される酸化剤の酸素濃度が制御される。このとき、制御装置900は酸素流量調整手段142d~145dを個別に制御することによって、再循環ガスに混入させる酸素の流量を個別に調整し、各燃焼ストーカ132~135に供給される酸化剤の酸素濃度が燃焼状態に応じた適切な酸素濃度となるよう調整を行う。 In addition, for the combustion stokers 132-135 arranged in multiple stages, the oxygen concentration of the oxidant supplied to each stoker is controlled based on the detection results of the combustion state detection means 160 that detects the combustion state within the combustion chamber 110. At this time, the control device 900 individually controls the oxygen flow rate adjustment means 142d-145d to individually adjust the flow rate of oxygen mixed into the recirculated gas, and adjusts the oxygen concentration of the oxidant supplied to each combustion stoker 132-135 to an appropriate oxygen concentration according to the combustion state.

このとき、制御装置900によって各ストーカの送り速度、及び、各ストーカに供給される酸化剤の供給量が併せて制御される。 At this time, the control device 900 controls the feed rate of each stoker and the amount of oxidant supplied to each stoker.

また、後燃焼ストーカ136においては、燃焼後の廃棄物の未燃分を燃焼させ、焼却残渣の熱しゃく減量を基準値以下に抑える必要があるため、酸素濃度を大気の酸素濃度より高く(例えば約24~28%)調整した酸化剤が供給される。この場合であっても、制御装置900が酸素流量調整手段146dを制御することによって、再循環ガスに混入させる酸素の流量を調整し、後燃焼ストーカ136に供給される酸化剤の酸素濃度が所望の濃度となるよう調整を行う。 In addition, in the post-combustion stoker 136, since it is necessary to burn the unburned waste after combustion and keep the incineration residue's calorific loss below a standard value, an oxidizer with an oxygen concentration adjusted to be higher than the atmospheric oxygen concentration (for example, about 24 to 28%) is supplied. Even in this case, the control device 900 controls the oxygen flow rate adjustment means 146d to adjust the flow rate of oxygen mixed into the recirculated gas, and adjust the oxygen concentration of the oxidizer supplied to the post-combustion stoker 136 to the desired concentration.

次に、本発明に係るストーカ式焼却炉100を用いた燃焼方法の具体的な実施形態について説明する。なお、通常の燃焼運転中であって、既に各ストーカ131~136上において乾燥・燃焼・後燃焼が行われている状況について説明する。 Next, a specific embodiment of the combustion method using the stoker-type incinerator 100 according to the present invention will be described. Note that the description will be given for a situation during normal combustion operation, when drying, combustion, and post-combustion have already been performed on each of the stokers 131 to 136.

<実施形態1>
まず、図3を用いて、実施形態1に係る燃焼方法について説明する。実施形態1においては、燃焼状態検出手段160として、局所的な温度上昇を検出するための温度検知手段を用いる。
<Embodiment 1>
First, the combustion method according to the first embodiment will be described with reference to Fig. 3. In the first embodiment, the combustion state detection means 160 uses a temperature detection means for detecting a local temperature rise.

〔ステップS100:燃焼状態の検出〕
まず、燃焼状態検出手段160は、各ストーカ131~136に対応する領域における燃焼室内温度を検出する(ステップS100)。
[Step S100: Detection of Combustion State]
First, the combustion state detection means 160 detects the temperature inside the combustion chamber in the areas corresponding to each of the stokers 131 to 136 (step S100).

〔ステップS110:燃焼状態の判定〕
ステップS100において燃焼状態の検出を開始すると、制御手段900は、各ストーカ131~136に対応する領域における燃焼室内温度が、所定の温度を超えているかどうかを判定する処理を実行する(ステップS110)。
[Step S110: Determination of Combustion State]
When detection of the combustion state is started in step S100, the control means 900 executes a process of determining whether or not the temperature inside the combustion chamber in the area corresponding to each of the stokers 131 to 136 exceeds a predetermined temperature (step S110).

〔ステップS120:酸素濃度及び/又は移送速度の調整〕
ステップS110において、所定の温度を超えていると判定された領域に対応するストーカは(ステップS110においてY)、局所的な温度上昇が生じていると判断され、制御手段900は検出された温度が所定の範囲内に収まるよう、酸化剤供給手段140に供給される酸化剤の酸素濃度及び/又はストーカ131~136の移送速度を調整する(ステップS120)。そして、温度検出結果が所定の範囲内に収まるまで、ステップS110とステップS120を繰り返す。
[Step S120: Adjustment of oxygen concentration and/or transfer speed]
In step S110, the stoker corresponding to the area determined to have a temperature exceeding the predetermined temperature (Y in step S110) is determined to have a local temperature rise, and the control means 900 adjusts the oxygen concentration of the oxidant supplied to the oxidant supply means 140 and/or the transfer speed of the stokers 131-136 so that the detected temperature falls within a predetermined range (step S120). Then, steps S110 and S120 are repeated until the temperature detection result falls within the predetermined range.

その際、酸化剤供給手段140に供給される酸化剤の酸素濃度を変化させるものとして、酸素流量調整手段142d~146dを用いる。 In this case, oxygen flow rate adjustment means 142d to 146d are used to change the oxygen concentration of the oxidant supplied to the oxidant supply means 140.

つまり、いずれかのストーカにおいて局所的な温度上昇が生じていると判断された場合、燃焼を抑制するために、当該局所的な温度上昇が生じていると判断された領域に対応する酸素流量調整手段140dに対し、酸素流量を減ずる方向に制御を行う。このようにすることで、温度上昇が生じている領域に供給される酸化剤においては、再循環ガスの割合すなわち二酸化炭素の割合が高くなり、酸素を不足させた状態で燃焼させることができ、燃焼を抑制して温度を低下させることができる。 In other words, if it is determined that a local temperature rise is occurring in any of the stokers, the oxygen flow rate is controlled to be reduced by the oxygen flow rate adjustment means 140d corresponding to the area where the local temperature rise is determined to be occurring, in order to suppress combustion. In this way, the proportion of recirculated gas, i.e., the proportion of carbon dioxide, is increased in the oxidizer supplied to the area where the temperature rise is occurring, and combustion can be performed in an oxygen-deficient state, suppressing combustion and lowering the temperature.

しかも、本願発明においては、各ストーカに供給される酸化剤の酸素濃度を個別に変化させることができるため、システム全体としての燃焼排ガス流量やNOx発生量などを変化させることなく、局所的な温度上昇を解消することができる。 Moreover, in the present invention, the oxygen concentration of the oxidant supplied to each stoker can be changed individually, eliminating localized temperature increases without changing the combustion exhaust gas flow rate or NOx generation rate of the entire system.

ステップS110において、所定の温度を超えていないと判定されたストーカは(ステップS110においてN)、酸化剤の酸素濃度やストーカの移送速度などを変化させず、そのまま燃焼を継続する。 In step S110, if the stoker is determined to not have exceeded the predetermined temperature (N in step S110), the stoker will continue combustion without changing the oxygen concentration of the oxidizer or the transport speed of the stoker.

<実施形態2>
次に、図4を用いて、実施形態2に係る燃焼方法について説明する。実施形態2においては、燃焼状態検出手段160として、燃え切り点の位置を検出するために燃焼室110に配設された図示しない赤外線カメラを用いる。
<Embodiment 2>
Next, a combustion method according to the second embodiment will be described with reference to Fig. 4. In the second embodiment, an infrared camera (not shown) disposed in the combustion chamber 110 is used as the combustion state detection means 160 in order to detect the position of the burnout point.

〔ステップS200:燃焼状態の検出〕
まず、燃焼状態検出手段160は、燃え切り点の位置を検出する(ステップS200)。その際、燃え切り点が、燃焼ストーカ132~135のいずれの位置であるかを特定する。
[Step S200: Detection of Combustion State]
First, the combustion state detection means 160 detects the position of the burnout point (step S200), and identifies which of the combustion stokers 132 to 135 the burnout point is located at.

〔ステップS210:燃え切り点位置の判定〕
ステップS200において、燃え切り点が存在する領域の燃焼ストーカが特定されると、燃え切り点が存在する領域にあると特定された燃焼ストーカが設計上の燃え切り点の位置と一致するかどうかが判定される(ステップS210)。すなわち、ストーカ式焼却炉においては、設計上の燃え切り点が予め定められており、ステップS210においては、検出された燃え切り点が存在する領域にある燃焼ストーカが、設計上定められた燃え切り点に対応する領域の燃焼ストーカと一致するかについて判定を行う。
[Step S210: Determination of Burnout Point Position]
In step S200, when the combustion stoker in the area where the burnout point exists is identified, it is determined whether the combustion stoker identified as being in the area where the burnout point exists matches the position of the designed burnout point (step S210). That is, in a stoker-type incinerator, the designed burnout point is predetermined, and in step S210, it is determined whether the combustion stoker in the area where the detected burnout point exists matches the combustion stoker in the area corresponding to the designed burnout point.

〔S220:酸素濃度の調整〕
ステップS210において、検出された燃え切り点が存在する領域の燃焼ストーカが設計上の燃え切り点に対応する領域の燃焼ストーカであると判定されると(ステップS210においてY)、各燃焼ストーカに供給される酸化剤の酸素濃度の制御を行う(ステップS220)。
[S220: Adjustment of oxygen concentration]
In step S210, if it is determined that the combustion stoker in the area where the detected burnout point exists is the combustion stoker in the area corresponding to the design burnout point (Y in step S210), the oxygen concentration of the oxidizer supplied to each combustion stoker is controlled (step S220).

すなわち、ステップS200において燃え切り点の位置であると特定された燃焼ストーカにおいては、供給される酸化剤の酸素濃度を減ずるよう、制御手段900によって酸素流量調整手段140dが制御される。燃え切り点近傍に供給される酸化剤の酸素濃度を下げることにより、燃え切り点近傍における局所的な温度上昇を抑制し、NOxの発生を低減することができる。 That is, in the combustion stoker identified in step S200 as being at the burnout point, the control means 900 controls the oxygen flow rate adjustment means 140d to reduce the oxygen concentration of the oxidizer supplied. By lowering the oxygen concentration of the oxidizer supplied near the burnout point, it is possible to suppress the local temperature rise near the burnout point and reduce the generation of NOx.

また、燃え切り点となった燃焼ストーカより下流側の燃焼ストーカにおいては、酸化剤の酸素濃度が約24~28%となるよう、つまり酸素濃度が大気より高くなるよう酸素流量調整手段140dを制御することで、未燃分が残らないようにする。このようにすることにより、各燃焼ストーカにおける局所的な温度上昇を抑制できると同時に、焼却残渣の熱しゃく減量を規制値以下に抑制することができる。 In addition, in the combustion stoker downstream of the combustion stoker that has reached the burnout point, the oxygen flow rate adjustment means 140d is controlled so that the oxygen concentration of the oxidizer is approximately 24-28%, that is, the oxygen concentration is higher than that of the atmosphere, so that no unburned fuel remains. In this way, local temperature increases in each combustion stoker can be suppressed, and at the same time, the thermal loss of the incineration residue can be suppressed to below the regulated value.

なお、ステップS220の実施後所定時間が経過すると、ステップS200に戻り、ステップS200以下のステップを繰り返す。 When a predetermined time has elapsed after step S220 is performed, the process returns to step S200 and repeats steps S200 and subsequent steps.

〔S230:燃焼条件の設定〕
一方、ステップS210において、検出された燃え切り点が存在する領域の燃焼ストーカが設計上の燃え切り点に対応する領域の燃焼ストーカではないと判定されると(ステップS210においてN)、燃え切り点が設計上の燃え切り点に移動するよう、新たな燃焼条件を設定し(ステップS230)設定された燃焼条件にしたがって燃焼制御を行う。このとき、廃棄物の供給量、各ストーカの送り速度、酸化剤の供給量、酸化剤の酸素濃度のいずれか一つ以上のパラメータが新たな燃焼条件として設定される。制御手段900は新たに設定された燃焼条件に基づいて各機器に命令を行う。命令後所定時間経過するとステップS200に戻り、ステップS200以下のステップを繰り返す。
[S230: Setting of Combustion Conditions]
On the other hand, if it is determined in step S210 that the combustion stoker in the area where the detected burnout point exists is not the combustion stoker in the area corresponding to the designed burnout point (N in step S210), new combustion conditions are set so that the burnout point moves to the designed burnout point (step S230), and combustion control is performed according to the set combustion conditions. At this time, one or more parameters of the amount of waste supplied, the feed rate of each stoker, the amount of oxidizer supplied, and the oxygen concentration of the oxidizer are set as new combustion conditions. The control means 900 issues commands to each device based on the newly set combustion conditions. After a predetermined time has elapsed after the command, the process returns to step S200, and the steps following step S200 are repeated.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. Furthermore, the effects described in the embodiments of the present invention are merely a list of the most favorable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments of the present invention.

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 The above-mentioned embodiment has been described in detail to clearly explain the present invention, and is not necessarily limited to having all of the configurations described.

この発明のストーカ式焼却炉を用いた燃焼システム及び燃焼方法は、家庭ごみ、産業廃棄物、医療廃棄物、下水汚泥等、種々の廃棄物の焼却処理を行うごみ焼却設備に適用することができる。また、本発明の技術は、廃棄物を焼却処理するごみ焼却設備のみならず、バイオマスを含む各種固体燃料を複数段のストーカ上で燃焼する燃焼装置に適用することが可能である。 The combustion system and method using the stoker-type incinerator of this invention can be applied to waste incineration facilities that incinerate various types of waste, such as household waste, industrial waste, medical waste, and sewage sludge. Furthermore, the technology of this invention can be applied not only to waste incineration facilities that incinerate waste, but also to combustion devices that burn various solid fuels, including biomass, on multiple stokers.

100 ストーカ式焼却炉
110 燃焼室
120 供給装置
130 ストーカ
131 乾燥ストーカ
132~135 燃焼ストーカ
136 後燃焼ストーカ
140 酸化剤供給手段
140a 酸化剤供給路
140b 酸化剤流量調整手段
140c 酸素供給路
140d 酸素流量調整手段
150 焼却残渣排出機構
160 燃焼状態検出手段
170 二次酸化剤供給手段
200 排ガス冷却装置
300 バグフィルタ
400 水分離手段
500 排ガス再循環送風機
600 二酸化炭素分離手段
700 水電気分解装置
800 酸素発生装置
900 制御手段

100 Stoker type incinerator 110 Combustion chamber 120 Supply device 130 Stoker 131 Drying stoker 132-135 Combustion stoker 136 Post-combustion stoker 140 Oxidant supply means 140a Oxidant supply path 140b Oxidant flow rate adjustment means 140c Oxygen supply path 140d Oxygen flow rate adjustment means 150 Incineration residue discharge mechanism 160 Combustion state detection means 170 Secondary oxidant supply means 200 Exhaust gas cooling device 300 Bag filter 400 Water separation means 500 Exhaust gas recirculation blower 600 Carbon dioxide separation means 700 Water electrolysis device 800 Oxygen generation device 900 Control means

Claims (5)

下方から酸化剤を供給する複数のストーカと、燃焼排ガスを再循環させた再循環ガスに酸素を混合した気体を酸化剤として前記複数のストーカに供給する酸化剤供給手段と、前記複数のストーカに供給される前記酸化剤の酸素濃度を前記ストーカごとに調整する酸素濃度調整手段とを備えるストーカ式焼却炉と、
アルカリ薬剤を吹き込むことで、前記ストーカ式焼却炉から排出された燃焼排ガス中の酸性成分を中和するとともに煤塵を除去するろ布を備えるバグフィルタと、
前記バグフィルタを経て煤塵や酸性成分が除去された燃焼排ガスから水分を分離する水分離手段と、
前記バグフィルタを経て煤塵や酸性成分が除去され前記水分離手段で水分が分離された燃焼排ガスを前記再循環ガスとして前記酸化剤供給手段に供給する再循環送風機と
前記水分離手段で水分が分離された燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離回収する二酸化炭素分離手段と、
を備える燃焼システム。
A stoker-type incinerator including a plurality of stokers for supplying an oxidant from below, an oxidant supplying means for supplying a gas obtained by mixing oxygen with recirculated combustion exhaust gas as an oxidant to the plurality of stokers, and an oxygen concentration adjusting means for adjusting the oxygen concentration of the oxidant supplied to the plurality of stokers for each of the stokers;
A bag filter having a filter cloth that neutralizes acidic components in the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator and removes soot and dust by blowing in an alkaline agent;
a water separation means for separating water from the combustion exhaust gas from which the soot and acidic components have been removed through the bag filter;
a recirculation blower that supplies the combustion exhaust gas from which soot and acidic components have been removed through the bag filter and from which water has been separated by the water separation means as the recirculation gas to the oxidant supply means;
a carbon dioxide separation means for separating and recovering carbon dioxide in the combustion exhaust gas from which water has been separated by the water separation means ;
A combustion system comprising:
前記酸素濃度調整手段は、前記再循環ガスに混合される酸素の供給量を前記ストーカごとに調整する酸素供給量調整手段によって構成される、
請求項1に記載の燃焼システム。
The oxygen concentration adjusting means is configured by an oxygen supply amount adjusting means that adjusts the supply amount of oxygen mixed into the recirculated gas for each stoker.
The combustion system of claim 1 .
前記複数のストーカ上における燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段と、
前記燃焼状態検出手段で検出された燃焼状態に応じて、前記複数のストーカのうち所定のストーカに供給される前記酸化剤の酸素濃度を制御する制御手段とを備える、
請求項1又は2に記載の燃焼システム。
A combustion state detection means for detecting a combustion state on the plurality of stokers;
A control means for controlling an oxygen concentration of the oxidant supplied to a predetermined stoker among the plurality of stokers in accordance with the combustion state detected by the combustion state detection means.
A combustion system according to claim 1 or 2.
前記水分離手段で分離した水を電気分解する水電気分解装置を備え、
前記再循環ガスに混合する酸素として前記水電気分解装置における電気分解によって発生した酸素を用いる、
請求項3に記載の燃焼システム。
a water electrolysis device that electrolyzes the water separated by the water separation means,
The oxygen mixed with the recirculated gas is oxygen generated by electrolysis in the water electrolysis device.
The combustion system of claim 3.
下方から酸化剤を供給する複数のストーカを備えたストーカ式焼却炉を用いた燃焼方法であって、
燃焼排ガスを再循環させた再循環ガスに酸素を混合した気体を酸化剤として前記複数のストーカに供給するステップと、
前記複数のストーカに供給される前記酸化剤の酸素濃度を前記ストーカごとに調整するステップと、
アルカリ薬剤が吹き込まれたろ布で前記ストーカ式焼却炉から排出された燃焼排ガスをろ過することで当該燃焼排ガス中の酸性成分を中和するとともに煤塵を除去するステップと、
前記煤塵や酸性成分が除去された燃焼排ガスから水分を分離するステップと、
前記煤塵や酸性成分が除去され前記水分が分離された燃焼排ガスを前記再循環ガスとして前記複数のストーカに供給するステップと
前記水分が分離された燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離回収するステップと、
を備える燃焼方法。
A combustion method using a stoker-type incinerator equipped with multiple stokers for supplying oxidizer from below,
supplying a gas obtained by mixing oxygen with recirculated combustion exhaust gas as an oxidant to the plurality of stokers;
Adjusting the oxygen concentration of the oxidant supplied to the plurality of stokers for each of the stokers;
A step of filtering the combustion exhaust gas discharged from the stoker-type incinerator with a filter cloth into which an alkaline agent has been blown, thereby neutralizing acidic components in the combustion exhaust gas and removing soot and dust;
A step of separating moisture from the combustion exhaust gas from which the soot and acidic components have been removed;
supplying the combustion exhaust gas from which the soot and acidic components have been removed and from which the moisture has been separated as the recirculated gas to the plurality of stokers ;
A step of separating and recovering carbon dioxide in the combustion exhaust gas from which moisture has been separated ;
A combustion method comprising:
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