(57)【要約】【課題】  タール分による後流側への影響を低減すること。【解決手段】  容器内に供給された廃棄物の充填層の下方から酸化剤を供給して部分燃焼による燃焼帯を形成するとともに、容器の上方から生成ガスを排出する廃棄物ガス化炉と、この廃棄物ガス化炉から排出される生成ガスを加熱してタール分をガス化させる改質炉とを備えるようにする。これにより、生成ガス中のタール分を熱分解させて低分子化できるため、後流側におけるタール分の影響を低減できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に供給された廃棄物の充填層の下方から酸化剤を供給して部分燃焼による燃焼帯を形成するとともに、前記容器の上方から生成ガスを排出する廃棄物ガス化炉を備えた廃棄物ガス化装置において、
前記廃棄物ガス化炉から排出される前記生成ガスを加熱してタール分をガス化させる改質炉を設けたことを特徴とする廃棄物ガス化装置。
【請求項２】
前記改質炉は、前記生成ガスが流れる流路内に前記生成ガスの流れを妨げる邪魔板を備えてなる請求項１に記載の廃棄物ガス化装置。
【請求項３】
前記邪魔板は、前記流路の内壁から該流路の断面中心に向かって突出して形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の廃棄物ガス化装置。
【請求項４】
前記邪魔板は、前記内壁の周方向全体に形成されてなることを特徴とする請求項３に記載の廃棄物ガス化装置。
【請求項５】
前記邪魔板は、前記流路の断面積よりも小さい面積の板状部材であることを特徴とする請求項２に記載の廃棄物ガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動床式ガス化炉を用いて廃棄物を処理する廃棄物ガス化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ごみ、産業廃棄物、下水汚泥等（以下、単に廃棄物という）を処理する方法として、廃棄物をガス化炉に投入して充填層を形成し、炉下部から酸化剤を供給して部分燃焼させ、炉高方向に燃焼帯、熱分解帯、乾燥帯を形成させることにより、廃棄物をガス化させる移動床式ガス化炉が提案されている（特許文献１参照。）。これによれば、熱分解帯で生成された熱分解ガスの熱により乾燥帯の廃棄物を加熱して乾燥させることができる。また、熱分解ガスが乾燥帯を上昇する過程で、熱分解ガスに含まれる飛灰等が除去されるため、比較的清浄な熱分解ガスを得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１のガス化炉で生成されるガス中には、通常、水素、一酸化炭素、炭酸ガス、水蒸気、炭化水素などが含まれている。しかし、例えば、廃棄物中の炭素化合物が十分に熱分解されないと、生成ガスにタール分が含まれる場合がある。
【０００５】
このように、生成ガスにタール分が混入し、例えば、ガス化炉の後流側に設けられた湿式のガス冷却塔等においてタール分が凝縮すると、冷却水が汚染され、又は機器類などに付着してトラブルの原因となるおそれがある。
【０００６】
本発明は、タール分による後流側への影響を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するため、容器内に供給された廃棄物の充填層の下方から酸化剤を供給して部分燃焼による燃焼帯を形成するとともに、容器の上方から生成ガスを排出する廃棄物ガス化炉を備えた廃棄物ガス化装置において、廃棄物ガス化炉から排出される生成ガスを加熱してタール分をガス化させる改質炉を設けたことを特徴とする。
【０００８】
すなわち、廃棄物ガス化炉から排出された生成ガスを後流側の改質炉に導いて、設定温度（例えば、８００℃以上）に加熱することで、タール分を熱分解して低分子化させることができる。このように、タール分を熱分解させることで、タール分の凝縮を抑えることができ、後流側の機器に及ぼす影響を低減できる。ここで、改質炉にて生成ガスを加熱させる場合、例えば、外部から燃料を供給して燃焼させてもよいが、生成ガスの一部を燃焼させるようにしてもよい。なお、生成ガス中に水蒸気が含まれる場合、改質炉において水性ガス反応が行われ、タール分を効率的に除去できる。タール分を熱分解又は水性ガス化させて得られた成分は、燃料ガスとして利用できる。
【０００９】
この場合において、改質炉は、生成ガスが流れる流路内に生成ガスの流れを妨げる邪魔板を備えることが好ましい。これにより、タール分のショートパスを効果的に抑制することができる。また、邪魔板を設けることにより、炉内の輻射効果を高めて熱ロスを低減し、タール分の分解効率を向上できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、タール分による後流側への影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置を備えた廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。本実施形態で処理する可燃性廃棄物としては、例えば、家庭やオフィスなどの一般ごみ、産業廃棄物などがあり、木屑や廃プラスチックなどの比較的発熱量の大きい廃棄物が好適に処理される。
【００１２】
本実施形態の廃棄物ガス化システムは、図１に示すように、ガス化炉１、改質炉３、ガス冷却塔５、凝縮塔７、吸着塔９、ガスホルダ１１を備えて構成される。ガス化炉１は、筒状縦型の容器２の頂部に、廃棄物を投入する投入口４が設けられ、この投入口４には廃棄物を搬送するスクリュフィーダ１３の一端が連結されている。スクリュフィーダ１３の他端には廃棄物を貯蔵するホッパ１５が連結されている。また、投入口４には、図示しないが廃棄物とともに不燃ペレットを炉内に供給する供給手段が接続されている。
【００１３】
容器２の上方には、生成ガス（熱分解ガス）を排出するガス排出口が設けられ、底部には、燃焼用の酸化剤ガス（例えば空気等）及び水蒸気を供給するガス化剤供給口が設けられている。ガス化剤供給口は、例えば、ガス化炉１の底部に設けられた回転式抜き出し機１７の回転軸の先端に形成されている。回転式抜き出し機１７の回転軸はモータ１９に連結され、回転軸が回転することにより回転羽根が廃棄物の燃焼残渣及び不燃ペレット等を半径方向に切り出して底部の排出口から排出させるようになっている。
【００１４】
ガス化炉１のガス排出口は、排ガス流路２１を介して改質炉３のガス供給口に接続されている。排ガス流路２１にはガス流路に沿ってラインヒータ２３が設けられ、ガス化炉１から排出された生成ガス中の水蒸気を凝縮しないようにガスラインを加熱するようになっている。改質炉３のガス供給口は、縦型容器の頂部に設けられ、ガス供給口の近傍には燃料ガス（例えばプロパンガス等）及び酸素が供給されるようになっている。改質炉３の炉底部には炉内を通過したガスを排出するガス排出口が設けられている。
【００１５】
改質炉３のガス排出口は、排ガス流路２５を介してガス冷却塔５の頂部のガス供給口に接続されている。ガス冷却塔５は、ガス冷却用ポンプ２７によって送られた冷却水を塔内の上部に設置されたスプレーノズルから噴出させ、炉内を流れる生成ガス中に散布するようになっている。塔内の底部に溜まった水は、水タンク２９に送られて排水処理されるが、例えば、底部の水を循環させて使用してもよい。
【００１６】
ガス冷却塔５の底部にはガス排出口が設けられ、このガス排出口は、排ガス流路３１を介して凝縮塔７の底部のガス供給口に接続されている。凝縮塔７は、塔内のガス流路に充填層３１が設けられ、この充填層３１には、例えば、アルカリ液供給ポンプ３３により苛性ソーダ等が供給されるようになっている。
【００１７】
凝縮塔７の頂部にはガス排出口が設けられ、このガス排出口は、排ガス流路３５を介して吸着塔９のガス供給口に接続されている。吸着塔９は、塔内のガス流路に脱硫触媒等を含む充填層３６が設けられている。吸着塔９から排出されるガスは、弁３７、コンプレッサ３９を経由してガスホルダ１１に接続されている。
【００１８】
次に、本実施形態の動作について説明する。先ず、破砕された廃棄物が投入口４からガス化炉１内に投入される。ガス化炉１内に投入された廃棄物は、底部から炉内に充填されて充填層を形成する。廃棄物の投入量は少なくとも、ガス化炉１の頂部に空間が形成されるように調整される。
【００１９】
このようにして、廃棄物が充填されたガス化炉１にガス化剤供給口から酸化剤を供給するとともに、図示していない着火用熱風発生器から高温空気（例えば、４００℃以上）を吹き込むことで着火させる。そして、酸化剤ガスの供給量を調整し、主として炉底部の廃棄物のみを部分燃焼させて燃焼帯を形成する。この燃焼帯の燃焼熱により、上層の廃棄物が熱分解され、発生した熱分解ガスは充填された廃棄物の隙間を通って炉内を上昇し、排出口から排出される。
【００２０】
廃棄物の部分燃焼及び熱分解が安定する定常状態になると、炉底部近傍に安定した燃焼帯が形成され、その上部には熱分解帯が形成され、さらに上部に廃棄物の乾燥帯が形成される。廃棄物は、例えば約３００℃以上に達すると熱分解されるため、この温度域を越えた廃棄物の充填層の領域が熱分解帯となる。熱分解帯では、廃棄物が熱分解されて可燃性の熱分解ガス及び炭素（チャー）が生成される。ここで生成されたチャーは、燃焼帯に流下して燃焼され、燃焼帯の温度は約１０００℃以上になる。また、熱分解帯で生成されたチャーの一部は、ガス化剤供給口から供給される水蒸気と反応して、ＣＯ、Ｈ２が生成される。
【００２１】
このようにして生成された生成ガスは、上層の廃棄物の隙間を通流する過程で、乾燥帯を通過して廃棄物を乾燥させる。この生成ガスは、廃棄物を乾燥させることにより減温（例えば、約２００℃）され、ガス化炉１の頂部に形成される空間を介して排出口から排出される。また、燃焼帯で発生する飛灰が生成ガスに同伴しても、乾燥帯に充填された廃棄物の層がフィルタの役目をして捕集するため、排出口から流出する飛灰の量を低減できる。
【００２２】
一方、乾燥帯で乾燥された廃棄物は、次第に熱分解帯に移動して熱分解処理され、続いて燃焼帯に移動して熱分解及び燃焼されて灰になる。これらは燃焼帯の下層に形成される冷却帯を流下し、回転式抜き出し機１７の回転により排出口に切り出されて炉外に排出される。なお、炉外に排出された燃焼残渣、不燃ペレット等は、分別処理される。
【００２３】
ところで、ガス化炉１から生成される生成ガスには、通常、水素、一酸化炭素、炭酸ガス、水蒸気、炭化水素などが含まれている。しかし、例えば、廃棄物中の炭素化合物が十分に熱分解されないと生成ガスにタール分が混入する場合がある。
【００２４】
そこで、本実施形態では、まず、ガス化炉１から排出された生成ガスを改質炉３に導入する。改質炉３には、生成ガスと共に燃料ガスと空気又は酸素が供給され、主として燃料ガスの燃焼により炉内に供給された生成ガスは加熱され、ガス中のタール分が熱分解されて低分子の分解ガスが生成される。ここで、改質炉３の炉内温度は、例えば８００〜１０００℃に加熱されているため、生成ガス中に水蒸気が含まれる場合、炉内において水性ガス反応が行われ、タール分を効率的に除去できる。なお、本実施形態では、燃料ガスを燃焼させることで炉内を加熱しているが、これに代えて、生成ガスを部分燃焼させて加熱するようにしてもよい。
【００２５】
タール分が除去された生成ガスは、改質炉３から排出された後、まず、ガス冷却塔５において、冷却水のミストと接触して所定温度（例えば、約１５０℃）まで冷却される。ガス冷却塔５で冷却された生成ガスは、凝縮塔７に送られて充填層３１を通過する過程で、ガス中の塩化水素等がアルカリ液と接触することで除去される。凝縮塔７を通過した生成ガスは、例えば、５０℃まで冷却される。続いて、この生成ガスは、吸着塔９に送られて、触媒層３６と接触することにより主として硫化水素が吸収除去される。このようにして不純物が除去された生成ガスは、コンプレッサ３７を経由してガスホルダ１１に貯蔵される。
【００２６】
本実施形態によれば、ガス化炉１から排出された生成ガスを改質炉３に導いて、設定温度（例えば、８００℃以上）に加熱しているため、生成ガス中に含まれるタール分を熱分解して低分子化させることができる。このように、タール分を熱分解することで、後流側において生成ガスを冷却しても、タール分の凝縮を抑えることができ、例えば、冷却水の汚染、機器類への付着等を抑制することができる。また、生成ガス中に水蒸気が含まれる場合、改質炉３において水性ガス反応が行われるため、タール分を効率的に除去できる。そして、タール分を熱分解又は水性ガス化させて得られた成分は、燃料ガスとして利用できるため、エネルギの回収効率を向上できる。
【００２７】
次に、改質炉３の構成について詳細に説明する。図２は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の改質炉３の一例を示し、（ａ）は上断面図、（ｂ）は横断面図を表している。
【００２８】
改質炉３は、図に示すように、円筒状の容器４１の一方の端面にガス供給口４３が形成されている。ガス供給口４３の周囲には、図示しないが、酸素や燃料ガスを供給する供給口が設けられている。また、ガス供給口４３の近傍には補助バーナ４５が設けられている。容器４１の他端側の側面には、ガス排出口４７が形成されている。なお、本実施形態では、ガス排出口４７は、ガス供給口４３に対してＬ字状に配置されているが、これに限らず、端面に形成されていてもよい。
【００２９】
容器４１の内部には、生成ガスが流れるガス流路が形成され、このガス流路には、生成ガスの流れを妨げる邪魔板４８が、内壁の周方向全体からガス流路の断面中心に向かって突出して形成されている。このため、容器４１内を流れる生成ガスは、邪魔板４８によって流れ方向が乱されるため、例えば、生成ガス中のタール分のショートパスを抑制することができる。また、邪魔板４８を形成することにより、輻射効果を大きくできるため、熱ロスが低減され、タール分の分解効率を向上させることができる。このように、タール分を効率的に熱分解させることで、改質炉３の後流側の機器に及ぼす影響を一層低減できる。なお、邪魔板４８を設けることで、炉内を流れる生成ガスの流速は低下（例えば、２０ｍ／ｓｅｃ）し、炉内を通過する時間は、見かけ上長くなる（例えば、約２ｓｅｃ）。
【００３０】
次に、図２の改質炉３と異なる他の改質炉３の構成について説明する。図３，図４は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の改質炉３の一例を示し、いずれも、（ａ）は上断面図、（ｂ）は横断面図を表している。なお、図２と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
改質炉３は、図３に示すように、内壁からガス流路の断面中心に向かって突出する１組のブロック状の邪魔板４９を、設定間隔を隔てて対向させて配置している。また、他の改質炉３は、図４に示すように、ガス供給口４３とガス排出口５３を容器４１の両端面に配置し、ガス流路の断面の略中央位置に邪魔板５１を取り付けている。この邪魔板５１は、例えば、ガス排出口５３の面積よりも大きく、ガス流路の断面積よりも小さい面積を有している。なお、邪魔板５１は、図示しない支持手段によって炉内壁面と連結支持されている。
【００３２】
これによれば、図２の改質炉３と同様に、炉内を流れる生成ガスは、邪魔板４９，５１によって流れ方向が乱されるため、例えば、生成ガス中のタール分のショートパスを抑制することができる。また、輻射効果を大きくできるため、熱ロスが低減され、タール分の分解効率を向上させることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、改質炉について図２〜４の構成を示したが、これらの構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置を備えた廃棄物ガス化システムの構成を示す図である。
【図２】本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の改質炉３の一例を示し、（ａ）は上断面図、（ｂ）は横断面図を表している。
【図３】本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の改質炉３の一例を示し、（ａ）は上断面図、（ｂ）は横断面図を表している。
【図４】本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の改質炉３の一例を示し、（ａ）は上断面図、（ｂ）は横断面図を表している。
【符号の説明】
【００３５】
１  ガス化炉
３  改質炉
５  ガス冷却塔
７  凝縮塔
９  吸着塔
１１  ガスホルダ
１３  スクリュフィーダ
１７  回転式抜き出し機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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