(57)【要約】【課題】還元ガス化溶融炉内で発生する還元ガスをガスエンジンの燃料として適正に処理することにより、ガスエンジンの耐久性とエネルギー効率を向上させた、未利用資源処理システムおよび未利用資源処理方法を提供する。【解決手段】本発明の未利用資源処理システム１は、廃棄物を高温溶融させて高温液状物として最終的に無害化するとともに、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる還元ガス化溶融炉２と、該還元ガス化溶融炉２内で発生した高温の還元ガスを所定温度まで冷却するガス冷却手段３と、該ガス冷却手段３で冷却された還元ガス中に含まれるダストを取り除くガス清浄化手段４と、該ガス清浄化手段４によって清浄化された還元ガスを燃料として供給されるガスエンジン５と、該ガスエンジン５と連動する発電機６とを具えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスや廃棄物のような未利用資源を高温溶融させて高温液状物として最終的に無害化するとともに、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる還元ガス化溶融炉と、
該還元ガス化溶融炉内で発生した高温の還元ガスを所定温度まで冷却するガス冷却手段と、
該ガス冷却手段で冷却された還元ガス中に含まれるダストを取り除くガス清浄化手段と、
該ガス清浄化手段によって清浄化された還元ガスを燃料として供給されるガスエンジンと、
該ガスエンジンと連動する発電機と、
を具えることを特徴とする未利用資源処理システム。
【請求項２】
前記ガス清浄化手段は、還元ガス中に含まれるダストを粗回収する第１ガス清浄器と、残りのダストを回収する第２ガス清浄器とを有する請求項１記載の未利用資源処理システム。
【請求項３】
前記ガス清浄化手段は、第１ガス清浄器と第２ガス清浄器との間に、ガス圧を高めるためのガス加圧手段をさらに設ける請求項２記載の未利用資源処理システム。
【請求項４】
第１ガス清浄器と第２ガス清浄器は、送り込まれた還元ガスを所定の温度まで冷却する手段も有する請求項２または３記載の未利用資源処理システム。
【請求項５】
還元ガス化溶融炉内で、バイオマスや廃棄物のような未利用資源を高温溶融させて高温液状物として最終的に無害化するとともに、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる工程と、
該還元ガス化溶融炉内で発生した高温の還元ガスを150〜200℃まで冷却するガス冷却工程と、
該ガス冷却工程で冷却された還元ガス中に含まれるダストを取り除くとともに、還元ガスの温度を40℃以下の温度までさらに冷却するガス清浄化工程と、
該ガス清浄化工程によって清浄化された還元ガスを燃料としてガスエンジンに供給してガスエンジンを駆動させるとともに、このガスエンジンと連動する発電機を駆動させて発電させる発電工程と、
を具えることを特徴とする未利用資源処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未利用資源処理システムおよび未利用資源処理方法に関するものであって、特に、未利用資源処理によって生成する還元ガスをガスエンジンの燃料として有効利用する技術に関する。
なお、ここでいう「未利用資源」とは、バイオマスや廃棄物の他、有機物を含む物質等が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物処理によって生成する還元ガスを有効利用する例としては、例えば特許文献１に記載するように、溶融炉内で発生した還元ガスを比較的高温で回収して、蒸気を発生させてガスタービン及び発電機を駆動させて発電する方法がある。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された発電方法は、ガスタービンを用いて発電させる方法であるため、発電効率が１０〜１５％と悪い。
【０００４】
また、ガスエンジンを用いた発電方法は、発電効率が２０〜４５％と、ガスタービンによる発電方法に比べて高いため、ガスエンジンを用いた発電方法を開発するのが望ましく、例えば特許文献２に開示されている。
【０００５】
特許文献２に記載されたガスエンジンを用いた発電方法は、ガス化溶融炉から排出した高温排ガスを高温のまま、ガスエンジンに燃料ガスとして供給する構成であるため、かかる燃料ガスの供給によってガスエンジンが高温になるため、耐久性の点で問題がある。
【０００６】
また、燃料ガスが高温であることは、ガスエンジンのピストン内に供給される還元ガス自体がある程度熱膨張していることを意味し、この熱膨張している燃料ガスを用いると、燃焼前後のピストン内のガス膨張差が小さくなって、ガスエンジンの燃焼効率が低下するため好ましくない。
【特許文献１】特開平２００１−１５２２１５号公報
【特許文献２】特開平２００４−１３６１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、還元ガス化溶融炉内で発生する還元ガスをガスエンジンの燃料として適正に処理することにより、ガスエンジンの耐久性とエネルギー効率を向上させた、未利用資源処理システムおよび未利用資源処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の未利用資源処理システムは、廃棄物を高温溶融させて高温液状物として最終的に無害化するとともに、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる還元ガス化溶融炉と、該還元ガス化溶融炉内で発生した高温の還元ガスを所定温度まで冷却するガス冷却手段と、該ガス冷却手段で冷却された還元ガス中に含まれるダストを取り除くガス清浄化手段と、該ガス清浄化手段によって清浄化された還元ガスを燃料として供給されるガスエンジンと、該ガスエンジンと連動する発電機とを具えることにある。
【０００９】
また、前記ガス清浄化手段は、還元ガス中に含まれるダストを粗回収する第１ガス清浄器と、残りのダストを回収する第２ガス清浄器とを有することが好ましい。
【００１０】
さらに、前記ガス清浄化手段は、第１ガス清浄器と第２ガス清浄器との間に、ガス圧を高めるためのガス加圧手段をさらに設けることがより好適である。
加えて、第１ガス清浄器と第２ガス清浄器は、送り込まれた還元ガスを所定の温度まで冷却する手段も有することが好ましい。
【００１１】
本発明の未利用資源処理方法は、還元ガス化溶融炉内で、廃棄物を高温溶融させて高温液状物として最終的に無害化するとともに、炉内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる工程と、該還元ガス化溶融炉内で発生した高温の還元ガスを150〜200℃まで冷却するガス冷却工程と、該ガス冷却工程で冷却された還元ガス中に含まれるダストを取り除くとともに、還元ガスの温度を40℃以下の温度までさらに冷却するガス清浄化工程と、該ガス清浄化工程によって清浄化された還元ガスを燃料としてガスエンジンに供給してガスエンジンを駆動させるとともに、このガスエンジンと連動する発電機を駆動させて発電させる発電工程とを具えることにある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、不要となった廃棄物を無害化処理することによって得られる還元ガスをガスエンジンの燃料ガスとして用いるので、燃料コストが安価である。
また、還元ガス化溶融炉内で発生する還元ガスをガスエンジンの燃料として、例えば室温程度まで冷却したものを用いるため、ガスエンジンの耐久性とエネルギー効率が、特許文献２に記載されたように、還元ガスを高温のまま使用する場合に比べて、格段に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、第１発明に従う未利用資源処理システムを用いて廃棄物を処理するときのフローチャートを示したものである。
【００１４】
図1に示す未利用資源処理システム１は、主として、還元ガス化溶融炉２、ガス冷却手段３、ガス清浄化手段４、ガスエンジン５及び発電機６によって構成されている。
【００１５】
還元ガス化溶融炉２は、廃棄物を高温溶融させて高温液状物として最終的にスラグのような物質に無害化するとともに、炉内で発生する酸素含有ガスを、好適には酸素濃度を0.1質量％以下まで低減させて還元ガス化させる。
【００１６】
ガス冷却手段３は、該還元ガス化溶融炉２内で発生した高温、例えば200〜2000℃の還元ガスを所定温度、好適には40℃以下、より好ましくは20〜30℃まで冷却する。ガス冷却手段３としては、例えばガス冷却塔が挙げられる。冷却終了温度が40℃よりも高いと、エンジンの補器類に悪影響を与えるおそれがあるほか、シール・パッキン類が劣化しやすくなるからである。
【００１７】
ガス清浄化手段４は、該ガス冷却手段３で冷却された還元ガス中に含まれる飛灰等のダストを取り除く。
【００１８】
ガス清浄化手段４は、具体的には、還元ガス中に含まれるダストを粗回収する第１ガス清浄器７と、残りのダストを回収する第２ガス清浄器８とを有するのが、還元ガスから効率よくダストを除去する点で好ましい。
【００１９】
第１ガス清浄器７としては、例えばコークスを充填した容器内に還元ガスを通過させるコークス式のガス清浄器が挙げられ、第２ガス清浄器８としては、例えば100〜300メッシュの金網を通過させる金網方式のガス清浄器が挙げられる。なお、金網方式のガス清浄器を用いる場合には、第１ガス清浄器７と第２ガス清浄器８との間に、ガス圧を、好適には0超え10kPa以下の範囲まで高めるためのガス加圧手段９、例えばガスブースターをさらに設けることが、ダスト除去効率を向上させる上で好ましい。
【００２０】
さらに、図1では、第１ガス清浄器７と第２ガス清浄器の間にガス加圧手段９を配設した場合に、還元ガスを、第１ガス清浄器７と第２ガス清浄器の間に配設したガス加圧手段９を通過させるときは、バルブ10ｃを閉め、バルブ10ａとバルブ10ｂを開き、また、ガス加圧手段９を通過させないときは、バルブ10ａとバルブ10ｂを閉めてからバルブ10ｃを開くように構成されているが、かかる構成は必要に応じて適宜採用することができる。
【００２１】
加えて、還元ガス化溶融炉２から発生した高温の還元ガスを、ガスエンジンに供給する所定の温度、好適には40℃以下、より好ましくは20〜30℃まで冷却する場合に、ガス冷却手段３によって、150〜200℃程度まで冷却してから、第１ガス清浄器７と第２ガス清浄器８で、送り込まれた還元ガスを、さらに前記所定温度まで冷却する多段冷却法を採用することがより好適である。
【００２２】
ガスエンジン５は、ガス清浄化手段４によって清浄化された還元ガスを燃料として供給されて駆動し、駆動したガスエンジン５と連動する発電機６を駆動させることによって発電することができる。なお、ガスエンジン５及び発電機６については、例えば、市販されている公知のものを使用してもよいが、さらに、市販されている自動車のエンジンを改造して使用してもよい。
【００２３】
次に、本発明に従う未利用資源処理方法の一例を以下で説明する。
まず、廃棄物を還元ガス化溶融炉２内に装入し、還元ガス化溶融炉２内で、廃棄物を高温溶融させて高温液状物として最終的にスラグのような物質に無害化するととも、炉２内で発生する酸素含有ガスを還元ガス化させる。
【００２４】
次に、還元ガス化溶融炉２内で発生した高温の還元ガスをガス冷却手段３によって150〜200℃まで冷却する。
【００２５】
その後、ガス冷却手段３で冷却された還元ガス中に含まれるダストを、ガス清浄化手段４で取り除くとともに、このガス清浄化手段４で、還元ガスの温度を20〜40℃の温度までさらに冷却する。なお、ガス清浄化手段４として、上述したように金網方式のガス清浄器を用いる場合には、第１ガス清浄器７と第２ガス清浄器８との間に、ガス圧を0超え10kPa以下の範囲まで高めるためのガス加圧手段９、例えばガスブースターをさらに設けることが、ダスト除去効率を向上させる上で好ましい。
【００２６】
そして、ガス清浄化手段４によって清浄化された還元ガスを燃料としてガスエンジン５に供給してガスエンジン５を駆動させるとともに、このガスエンジン５と連動する発電機６を駆動させることによって、特許文献２に記載されたように、還元ガスを高温のまま使用する場合に比べて、ガスエンジンの耐久性とエネルギー効率を格段に向上させることができる。
【００２７】
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲
において種々の変更を加えることができる。
例えば、図１では、ガス冷却手段３の後にガス清浄化手段４を設けた場合を示してあるが、ガス冷却手段３の前にガス清浄化手段４を設けてもよく、また、ガス冷却手段３を第１清浄器７と第２清浄器８の間に設けてもよい。
また、発電効率をより一層高める必要がある場合には、図２に示すように、還元ガス化溶融炉２から発生した高温の還元ガスを、蒸気発生器11に送給して蒸気を発生させ、この発生した蒸気で蒸気タービン12を駆動させるとともに、この蒸気タービン12と連動する発電機13を駆動させて発電させることがより好適である。上記構成は、還元ガスは、蒸気発生器11である程度熱を奪われてからガス冷却手段３に送給されるため、ガス冷却手段３の冷却能を小さくすることもできる。なお、蒸気タービン12を駆動させた蒸気は、その後、復水器14によって冷却された後、水に戻る。
【実施例１】
【００２８】
本発明の未利用資源処理システム（図１）を用いて廃棄物を処理した場合（発明例）のガスエンジンの耐久性とエネルギー効率を調べた。なお、還元ガスの温度は25℃であった。
ガスエンジンの発電効率は、発生ガスの発熱量と発電量によって評価した。
ガスエンジンの耐久性は、温度と連続使用時間又は部品破損時間によって評価した。
比較のため、特許文献２に記載されたように、還元ガスを高温（900℃）のままガスタービンに使用した場合（比較例）のガスエンジンの耐久性とエネルギー効率についても同様に調べた。
その結果、発明例は、比較例に比べて、ガスエンジンの耐久性が約３０倍程度優れ、発電効率が１０％程度高かった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、不要となった廃棄物を無害化処理することによって得られる還元ガスをガスエンジンの燃料ガスとして用いるので、燃料コストが安価である。
また、還元ガス化溶融炉内で発生する還元ガスをガスエンジンの燃料として、例えば室温程度まで冷却したものを用いるため、ガスエンジンの耐久性とエネルギー効率が、特許文献２に記載されたように、還元ガスを高温のまま使用する場合に比べて、格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に従う未利用資源処理システムの代表的なフローチャートである。
【図２】本発明に従う未利用資源処理システムの他のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１  未利用資源処理システム
２  還元ガス化溶融炉
３  ガス冷却手段（又はガス冷却塔）
４  ガス清浄化手段
５  ガスエンジン
６  発電機
７  第１清浄器
８  第２清浄器
９  ガス加圧手段（又はガスブースター）
10a、10b、10c  バルブ
11  蒸気発生器
12  蒸気タービン
13  発電機
14  復水器
【図１】
2006015265.tif 000003
【図２】
2006015265.tif 000004