(57)【要約】      （修正有）【課題】炉内の生成ガス量およびガス質の急変動を引き起こす主要因が処理対象物中の水分量（含水率）が変動することにあることに着目し、反応炉における変動を抑制させられる処理対象物の供給方法を提供する。【解決手段】処理対象物ｚが反応炉５内部に未処理のまま投入されたときに熱分解等の反応の前に現出する乾燥過程に要する時間に対し、乾燥過程時間より長い時間をかけ、処理対象物ｚが前記反応を起こさない温度域で、処理対象物ｚを反応炉５内部に供給するために使用される供給装置１の処理対象物ｚと接触する部分を加熱することにより処理対象物ｚを間接的に加熱し、処理対象物ｚの内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は供給装置１のスクリューコンベヤ２による所定の搬送時間を経て反応炉５内へ供給する一方、水蒸気は所定の搬送時間を経ずに、逐次反応炉５内へ供給させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物を熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行う各種反応炉への処理対象物の供給方法において、
処理対象物が反応炉内部に未処理のまま投入されたときに前記反応の前に現出する乾燥過程に要する時間に対し、意図的に同乾燥過程時間より長い時間をかけ、
前記処理対象物が前記反応を起こさない温度域で、
前記処理対象物を前記反応炉内部に供給するために使用される各種の供給装置の前記処理対象物と接触する部分を加熱することにより同処理対象物を間接的に加熱し、
同処理対象物が前記反応炉に供給される前に前記処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、固体若しくは液体である同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、
得られた低水分処理対象物は各種の供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水分から転換させると同時に、逐次前記反応炉内へ供給すること
を特徴とする反応炉への処理対象物の供給方法。
【請求項２】
前記処理対象物が廃棄物であることを特徴とする請求項１に記載の反応炉への処理対象物の供給方法。
【請求項３】
前記処理対象物を前記反応炉内部に供給するために使用される各種の供給装置の上流側に処理対象物貯留部を設け、同処理対象物貯留部の前記処理対象物と接触する部分についても前記供給装置と同様に間接加熱することを特徴とする請求項１または２に記載の反応炉への処理対象物の供給方法。
【請求項４】
前記処理対象物の間接加熱源が、高温気体熱源、高温液体熱源、高温粒体熱源および電気的熱源のうちいずれか一つあるいは二つ以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の反応炉への処理対象物の供給方法。
【請求項５】
前記低水分処理対象物と前記水蒸気を同じ供給口から前記反応炉へ供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の反応炉への処理対象物の供給方法。
【請求項６】
前記低水分処理対象物と前記水蒸気を別々の供給口から前記反応炉へ供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の反応炉への処理対象物の供給方法。
【請求項７】
前記低水分処理対象物を前記反応炉へ供給しつつ、前記水蒸気を前記反応炉とは別の炉に供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の反応炉への処理対象物の供給方法。
【請求項８】
水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物を熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行う各種反応炉へ処理対象物を供給する装置において、
処理対象物が反応炉内部に未処理のまま投入されたときに前記反応の前に現出する乾燥過程に要する時間に対し、意図的に同乾燥過程時間より長い時間をかけ、
前記処理対象物が前記反応を起こさない温度域で、
前記処理対象物を前記反応炉内部に供給するために使用される各種の供給装置の前記処理対象物と接触する部分を加熱することで、同処理対象物を間接的に加熱し、
同処理対象物が前記反応炉に供給される前に前記処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、固体若しくは液体である同処理対象物から分離させることで、同処理対象
物の水分含有率を低下させ、
得られた低水分処理対象物は各種の供給装置が特つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水分から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給する構成としたことを特徴とする反応炉への処理対象物供給装置。
【請求項９】
前記処理対象物が廃棄物であることを特徴とする請求項８に記載の処理対象物供給装置。
【請求項１０】
前記処理対象物を前記反応炉内部に供給するために使用される各種の供給装置の上流側に処理対象物貯留部を設け、同処理対象物貯留部の前記処理対象物と接触する部分についても前記供給装置と同様に間接加熱する機能を有したことを特徴とする請求項８または９に記載の処理対象物供給装置。
【請求項１１】
前記処理対象物の間接加熱源が、高温気体熱源、高温液体熱源、高温粒体熱源および電気的熱源のうちいずれか一つあるいは二つ以上の組み合わせであることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の処理対象物供給装置。
【請求項１２】
前記低水分処理対象物と前記水蒸気の両方を同一供給口から前記反応炉へ供給可能となるように反応炉供給口を設けたことを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の処理対象物供給装置。
【請求項１３】
前記低水分処理対象物と前記水蒸気を別々に前記反応炉へ供給可能となるように反応炉供給口を設けたことを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の処理対象物供給装置。
【請求項１４】
前記低水分処理対象物を前記反応炉へ供給する反応炉供給口と、前記水蒸気を前記反応炉とは別の炉に供給する別供給口とを設けたことを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載の処理対象物供給装置。
【請求項１５】
水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物を熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行う各種反応炉システムにおいて、
前記請求項８〜請求項１４のいずれかに記載の処理対象物供給装置を備えたことを特徴とする反応炉システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物を、焼却等により処理する各種反応炉システムにおいて、反応炉内で生成されるガス量やガス質などの変動を抑制させるための処理対象物方法、処理対象物供給装置および反応炉システムに関するものである。なお、本明細書で水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物とは、都市ごみ、ＲＤＦ、廃プラ、バイオマス、自動車廃棄物、製紙スラッジ、廃油、焼却灰、汚泥などであり、反応炉とは、前記処理対象物を熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行う炉である。また、反応炉システムとは、少なくとも反応炉、処理対象物供給装置、二次燃焼室、排ガス処理装置、煙突から構成され、前記処理対象物を前記反応炉へ供給し、反応炉で熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行い、発生した排ガスを二次燃焼させた後、排ガス処理装置で清浄化処理し、得られた清浄化ガスを煙突から大気へ排出させる一連の機能を有するシステムをいう。
【背景技術】
【０００２】
この種の反応炉として、例えば流動床式焼却炉においては、従来、図６に示すように、例えば袋詰めされた廃棄物など(以下、処理対象物という）を、加熱装置（図１参照）を
具備しない供給装置１０１に投入し、スクリューコンベヤ１０２などの搬送機構により炉１０５の処理対象物投入口まで搬送して供給するというのが一般的である。こうして、搬送された処理対象物中の全水分は炉１０５内に投入された後、処理対象物が燃焼される際に極めて短時間で蒸発し水蒸気となる。一方、袋詰めされた個々の処理対象物中の水分量（処理対象物の含水率）は常に変動しており、この変動が流動床炉などの炉において短時間のうちに水蒸気の発生量を大きく変動させ、生成ガス量および生成ガス質が急変動する主要因となっている。なお、図６中の符号１０７は溶融炉を、１０８は下流側の二次燃焼室を、１０９は排ガス処理装置を、１１０は煙突を、１１２は二次燃焼室１０８内のボイラを、１１３は蒸気復水設備を、１１４は余熱利用設備を、１１１はガス化溶融処理システムをそれぞれ示している。
【０００３】
ところで、炉内へ供給される処理対象物から水分を予め蒸発させる先行技術として、給じん装置上流側に乾燥機を設け、破砕機で破砕して分離させた廃棄物を乾燥機で乾燥させた後に選別機で大型の不燃物を除去して熱分解炉に供給する前処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
その他の先行技術に、給じん加熱器を設置して低質ごみの水分を蒸発させ、発熱量の高い高質ごみに変化させるごみ焼却炉熱回収システムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２１３３１４号公報（段落００１１、００１４、００１８および図１）
【特許文献２】特開平６−５０５０１号公報（段落０００９、００１１、００２２および図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
とくに処理対象物の炉内蓄積量が少ない流動床式の焼却炉および熱分解炉では、供給される処理対象物が乾燥、熱分解する速度が速いため、炉に供給される処理対象物の質および量の不可避の変動により、炉で生成するガス量およびガス質が急激に変動し、処理が不安定になりやすい。
【０００６】
そこで、本発明では、炉内の生成ガス量およびガス質の急変動を引き起こす主要因が処理対象物中の水分量（含水率）が変動することにあることに着目し、処理対象物が反応炉内へ未処理のまま投入されたときに、熱分解、燃焼、溶融のいずれか一つあるいは二つ以上の反応の前に現出する乾燥過程に要する時間よりも長い時間をかけて、前記反応が起きない温度域で、供給装置を間接的に加熱して処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、処理対象物から分離させることで、処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は供給装置が持つ所定の搬送時間を経て炉内へ供給する一方、水蒸気は所定の搬送時間を経ずに処理対象物の内部含有水分から水蒸気に転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給することで、炉内で生成するガス量およびガス質の急変動を抑制し、炉内での処理対象物の燃焼を安定化させることにより炉の運転を安定化させようとするものである。
【０００７】
なお、上記に先行技術として挙げた特許文献１および特許文献２に記載の装置は、前者が廃棄物の種類を選別する際に乾燥させることで選別を容易にすることを目的とし、後者が含水率が高い廃棄物の含水率を下げ、発熱量を上昇することにより炉の燃焼効率を高めることを目的としており、また給じん加熱器内で発生した水蒸気を例えば上流側へ発散させるのか、炉内へ導くのかなどの排出処理については一切言及されておらず、本発明とは目的を異にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために本発明に係る処理対象物の供給方法は、水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物を熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行う各種反応炉への処理対象物の供給方法において、処理対象物が反応炉内部に未処理のまま投入されたときに前記反応の前に現出する乾燥過程に要する時間に対し、意図的に同乾燥過程時間より長い時間をかけ、前記処理対象物が前記反応を起こさない温度域で、前記処理対象物を前記反応炉内部に供給するために使用される各種の供給装置の前記処理対象物と接触する部分を加熱することにより同処理対象物を間接的に加熱し、同処理対象物が前記反応炉に供給される前に前記処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、固体若しくは液体である同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は各種の供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水分から転換させると同時に、逐次前記反応炉内へ供給することを特徴とする。
【０００９】
このようにすれば、供給装置内の処理対象物に含まれる水分の一部が蒸発し、炉内に投入される処理対象物の種類にばらつきがあっても、処理対象物中の水分量が低減されているから、例えば流動床式の炉で急激に燃焼された場合でも、炉内において水蒸気発生量の急変動がなくなり、生成ガス量およびガス質の急変動が抑制され、処理対象物の燃焼状態が安定して炉の運転が安定化する。また、加熱温度を処理対象物が熱分解、燃焼および溶融のいずれの反応もしない温度域で間接加熱する（具体的には１００〜２００℃と比較的低温で加熱する）から、処理対象物の供給装置内では熱分解、燃焼および溶融のいずれの反応もほとんど起こらないためにタール分などの固着成分が生成したり固着成分が付着したりする心配はない。一方で供給装置内での処理対象物からの水分蒸発はゆっくりと行われ、発生した水蒸気は逐次速やかに炉内へ供給されるので、炉内に投入される水分および水蒸気の発生量がある程度均一化される。したがって、炉内でのとくに水蒸気発生量が短時間で大きく変動することはなくなり、炉内で発生する排ガス量が平滑化される。
【００１０】
請求項２に記載のように、前記反応炉システムは、対象を廃棄物としてもよく、特に都市ごみなどのように水分含有率が多種多様な処理対象物を含む場合に本発明は有効である
。
【００１１】
請求項３に記載のように、前記供給装置上流側に処理対象物貯留部を設置するとともに、同処理対象物貯留部も間接加熱可能な構造としてもよく、
請求項４に記載のように、前記供給装置の間接加熱源を高温気体熱源、高温液体熱源、高温粒体熱源および電気的熱源のうちいずれか一つあるいは二つ以上の組み合わせにしてもよい。なお、電気的な加熱源とは、抵抗加熱（ジュール熱による加熱）源、マイクロ波加熱源、誘導加熱源、ヒートポンプなどの電気を利用した加熱源をいう。
【００１２】
請求項５に記載の処理対象物の供給方法は、供給装置の処理対象物と接触する部分を間接的に加熱して処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換して発生させ、同処理対象物の水分含有率を低下させることにより得られる低水分処理対象物を前記供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は逐次前記反応炉内へ供給する際に、前記低水分処理対象物と前記水蒸気を同じ供給口から前記反応炉へ供給するようにしたものである。
【００１３】
このようにすれば、供給装置で発生した低温の水蒸気が処理対象物と同一の供給口から常時流動床炉内に供給され、水蒸気が炉内からの輻射熱で加熱される供給装置を連続的に冷却する機能を果たすため、供給装置が炉内高温部から受ける熱輻射による熱的損傷を防止でき、またその水蒸気の流れが、炉内の高温ガスの接触から供給装置を連続的にシールする効果を有することから、供給装置が炉内高温ガスとの接触で受ける熱的損傷を防止できる。さらに供給装置で発生した低温の水蒸気は逐次直ちに炉内へ供給されることにより、供給装置と炉の接続口における生成ガスの滞留を防止でき、また生成ガスが上流側に逆流することを防止できる。これらにより、供給装置を長期間にわたって安定的に使用できる。
【００１４】
請求項６に記載の処理対象物の供給方法は、供給装置の処理対象物と接触する部分を間接的に加熱して処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換して発生させ、同処理対象物の水分含有率を低下させることにより得られる低水分処理対象物は各種の供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は前記処理対象物の内部含有水から発生すると同時に逐次前記反応炉内へ供給する際に、前記低水分処理対象物と前記水蒸気を別々の供給口から前記反応炉へ供給するようにしたものである。
【００１５】
このようにすることで、水蒸気の炉内供給口を処理対象物の供給口の位置に関わらず自由に配設することが可能となる。
【００１６】
請求項７に記載の処理対象物の供給方法は、供給装置の処理対象物と接触する部分を間接的に加熱して処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は各種の供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給する際に、前記低水分処理対象物を前記反応炉へ供給しつつ、前記水蒸気を前記反応炉とは別の炉に供給するようにしたものである。
【００１７】
このようにすることで、水蒸気の供給先を処理対象物の供給口の位置に関わらず自由に配設することが可能となり、また反応炉へ流入するガス量を低減することが可能となる。
【００１８】
上記の目的を達成するために本発明の請求項８に係る処理対象物の供給装置は、水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物を熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行う各種反応炉へ処理対象物を供給する装置において
、処理対象物が反応炉内部に未処理のまま投入されたときに前記反応の前に現出する乾燥過程に要する時間に対し、意図的に同乾燥過程時間より長い時間をかけ、前記処理対象物が前記反応を起こさない温度域で、前記処理対象物を前記反応炉内部に供給するために使用される各種の供給装置の前記処理対象物と接触する部分を加熱することで、同処理対象物を間接的に加熱し、同処理対象物が前記反応炉に供給される前に前記処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、固体若しくは液体である同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は各種の供給装置が特つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水分から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給する構成としたことを特徴とする。
【００１９】
請求項８記載の処理対象物の供給装置によれば、供給装置内の処理対象物に含まれる水分の一部が蒸発し、炉内に投入される処理対象物の種類にばらつきがあっても、処理対象物中の水分量が低減されているから、例えば流動床式の炉で急激に燃焼された場合でも、炉内において水蒸気発生量の急変動がなくなり、生成ガス量およびガス質の急変動が抑制され、処理対象物の燃焼状態が安定して炉の運転が安定化する。また、加熱温度を処理対象物が熱分解、燃焼および溶融しない温度域で加熱する(具体的には１００〜２００℃と
比較的低温で加熱する)から、処理対象物の供給装置内では熱分解、燃焼および溶融の反
応はほとんど起こらないため、タール分などの固着成分が生成したり固着成分が付着したりする心配はない。一方で供給装置内での処理対象物からの水分蒸発はゆっくりと行われ、発生した水蒸気は逐次速やかに炉内へ供給されるので、炉内に投入される水分および水蒸気の発生量がある程度均一化される。したがって、炉内での水蒸気発生量が短時間で大きく変動することはなくなり、炉内で発生する排ガス量が平滑化される。
【００２０】
請求項９に記載のように、本発明に係る処理対象物供給装置は、供給対象物を廃棄物としてもよく、特に都市ごみなどのように水分含有率が多種多様な処理対象物を含む場合に本発明は好適に効果を発揮する。
【００２１】
請求項１０に記載のように、前記供給装置上流側に処理対象物貯留部を設置するとともに、同処理対象物貯留部も間接加熱可能な構造としてもよく、
請求項１１に記載のように、前記供給装置の間接加熱源を高温気体熱源、高温液体熱源、高温粒体熱源および電気的熱源のうちいずれか一つあるいは二つ以上の組み合わせにしてもよい。
【００２２】
請求項１２に記載の処理対象物の供給装置は、供給装置の処理対象物と接触する部分を間接的に加熱して処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は前記供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給する際において、前記低水分処理対象物と前記水蒸気の両方を同一供給口から前記反応炉へ供給可能となるように反応炉供給口を設けたものである。
【００２３】
このようにすれば、供給装置で発生した低温の水蒸気が処理対象物と同一の供給口から常時反応炉内に供給され、水蒸気が炉内からの輻射熱で加熱される供給装置を連続的に冷却する機能を果たすため、供給装置が炉内高温部から受ける熱輻射による熱的損傷を防止でき、またその水蒸気の流れが、炉内の高温ガスの接触から供給装置を連続的にシールする効果を有することから、供給装置が炉内高温ガスとの接触で受ける熱的損傷を防止できる。さらに供給装置で発生した低温の水蒸気は逐次直ちに炉内へ供給されることにより、供給装置と炉の接続口における生成ガスの滞留を防止でき、また生成ガスが上流側に逆流することを防止できる。また、供給装置内では処理対象物中に含まれる水分の蒸発が行わ
れる一方で熱分解、燃焼および溶融の反応はほとんど起こらないためタール分などの固着成分が生成したり固着成分が付着したりしない。これらにより、供給装置を長期間にわたって安定的に使用できる。
【００２４】
請求項１３に記載の処理対象物の供給装置は、供給装置の処理対象物と接触する部分を間接的に加熱して処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は前記供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給する際において、前記低水分処理対象物と前記水蒸気を別々に前記反応炉へ供給可能となるように反応炉供給口を設けたものである。
【００２５】
このようにすることで、水蒸気の炉内供給場所を処理対象物の供給口の位置に関わらず自由に設定することが可能となる。
【００２６】
請求項１４に記載の処理対象物の供給装置は、供給装置の処理対象物と接触する部分を間接的に加熱して処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は各種の供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給する際において、前記低水分処理対象物を前記反応炉へ供給する反応炉供給口と、前記水蒸気を前記反応炉とは別の炉に供給する別供給口とを設けたものである。
【００２７】
このようにすることで、分離した水蒸気の供給先を自由に設定することが可能となり、また反応炉へ流入するガス量を低減することが可能となる。
【００２８】
請求項１５に記載の水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物を熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行う各種反応炉システムにおいて、前記請求項８〜請求項１４のいずれかに記載の処理対象物供給装置を備えたことを特徴とする。すなわち、水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物を熱分解、燃焼、溶融させる操作のうちいずれか一つあるいは二つ以上の反応操作を行い、発生した排ガスを二次燃焼させた後、排ガス処理装置で清浄化処理し、得られた清浄化ガスを煙突から大気へ排出させる一連の機能を有するシステムにおいて、処理対象物が反応炉内部に未処理のまま投入されたときに熱分解、燃焼、溶融の各種反応の前に現出する乾燥過程に要する時間に対し、意図的に同乾燥過程時間より長い時間をかけ、前記処理対象物が前記反応を起こさない温度域で、前記処理対象物を前記反応炉内部に供給するために使用される各種の供給装置の前記処理対象物と接触する部分を加熱することで、同処理対象物を間接的に加熱し、同処理対象物が前記反応炉に供給される前に前記処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、固体若しくは液体である同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は各種の供給装置が特つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水分から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給する処理対象物の供給装置を備えたことを特徴とする。
【００２９】
このようにすれば、供給装置内部の処理対象物に含まれる水分の一部が蒸発し、炉内に投入される処理対象物の種類にばらつきがあっても、処理対象物中の水分量が低減されているから、例えば流動床式の炉で急激に燃焼された場合でも、炉内において水蒸気発生量の急変動がなくなり、生成ガス量およびガス質の急変動が抑制され、処理対象物の燃焼状態が安定して炉の運転が安定化する。また、加熱温度を処理対象物が熱分解、燃焼および溶融しない温度域で加熱する(具体的には１００〜２００℃と比較的低温で加熱する)から
、処理対象物供給装置内では熱分解、燃焼および溶融の反応はほとんど起こらないため、タール分などの固着成分が生成したり固着成分が付着したりする心配はない。一方で供給装置内での処理対象物からの水分蒸発はゆっくりと行われ、発生した水蒸気は逐次速やかに炉内へ供給されるので、炉内に投入される水分および水蒸気の発生量がある程度均一化される。したがって、炉内での水蒸気発生量が短時間で大きく変動することはなくなり、炉内で発生する排ガス量が平滑化される。
【００３０】
本反応炉システムは、処理対象を廃棄物としてもよく、特に都市ごみなどのように水分含有率が多種多様な処理対象物を含む場合に有効である。
【００３１】
また、本反応炉システムは、処理対象物供給装置の上流側に処理対象物貯留部を設置するとともに、同処理対象物貯留部も間接加熱可能な構造としてもよく、また前記供給装置の間接加熱源を高温気体、高温液体、高温粒体の高温熱源もしくは電気的な加熱源あるいはこれらの組み合わせにしてもよい。
【００３２】
さらに、本反応炉システムにおいて、供給装置の処理対象物と接触する部分を間接的に加熱して処理対象物の内部含有水分の一部を水蒸気に転換し、同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は前記供給装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ずに前記処理対象物の内部含有水から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給する際において、前記低水分処理対象物と前記水蒸気を別々に前記反応炉へ供給可能となるように反応炉供給口を設けてもよく、また、前記低水分処理対象物を前記反応炉へ供給する反応供給口と、前記水蒸気を前記反応炉とは別の炉に供給する供給口を設けてもよい。
【００３３】
前記低水分処理対象物と前記水蒸気を同じ供給口から前記反応炉へ供給するようにした場合は、水蒸気が炉内からの輻射熱で加熱される供給装置を連続的に冷却する機能を果たすため、供給装置が炉内高温部から受ける熱輻射による熱的損傷を防止でき、またその水蒸気の流れが、炉内の高温ガスの接触から供給装置を連続的にシールする効果を有することから、供給装置が炉内高温ガスとの接触で受ける熱的損傷を防止できる。さらに供給装置で発生した低温の水蒸気は逐次直ちに炉内へ供給されることにより、供給装置と炉の接続口における生成ガスの滞留を防止でき、また生成ガスが上流側に逆流することを防止できる。また、供給装置内では処理対象物中に含まれる水分の蒸発が行われる一方で、熱分解、燃焼および溶融の反応はほとんど起こらないため、タール分などの固着成分が生成したり固着成分が付着したりしない。これらにより、供給装置を長期間にわたって安定的に使用できる。また、前記低水分処理対象物と前記水蒸気を別々の供給口から前記反応炉へ供給するようにした場合は、水蒸気の炉内供給口を処理対象物の供給口の位置に関わらず自由に配設することが可能となる。さらに、前記低水分処理対象物を前記反応炉へ供給しつつ、前記水蒸気を前記反応炉とは別の炉に供給するようにした場合は、分離した水蒸気の供給先を自由に設定することが可能となり、また反応炉へ流入するガス量を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る処理対象物の供給方法および同装置には、つぎのような優れた効果がある。
【００３５】
１）処理対象物の供給装置を加熱することで装置内部の処理対象物中に含まれる水分の一部を水蒸気に転換し、固体若しくは液体である同処理対象物から分離させることで、同処理対象物の水分含有率を低下させ、得られた低水分処理対象物は各種の搬送装置が持つ所定の搬送時間を経て前記反応炉内へ供給する一方、前記水蒸気は所定の搬送時間を経ず
に前記処理対象物の内部含有水分から転換されると同時に逐次前記反応炉内へ供給することにより、炉内において水蒸気発生量の急変動がなくなり、生成ガス量およびガス質の急変動が抑制され炉の運転を安定化させることができる。
【００３６】
２）処理対象物の供給装置を加熱することで発生する水蒸気を処理対象物と同一の供給口から炉内へ供給する場合、水蒸気が炉内からの熱輻射で加熱される供給装置を連続的に冷却する機能を果たすため供給装置が炉内高温部から受ける熱輻射による熱的損傷を防止できる。またその水蒸気の流れが炉内の高温ガスの接触から供給装置を連続的に保護する効果を持つことから、供給装置が炉内高温ガスとの接触で受ける熱的損傷を防止できる。
【００３７】
また、供給装置で発生した低温の水蒸気は逐次直ちに炉内に供給されるため、供給装置と炉の接続口における生成ガスの滞留を防止でき、また生成ガスが供給装置の上流側に逆流することを防止できる。
【００３８】
３）供給装置内の処理対象物を間接加熱して処理対象物の含有水分の一部を水蒸気に転換し、処理対象物から分離させることで処理対象物の水分含有率を低下ざせ、得られた低水分処理対象物は供給装置が持つ所定の搬送時間を経て炉内へ供給する一方、水蒸気は所定の搬送時間を経ずに発生と同時に逐次炉内へ供給するようにしたので、複雑な制御が要らず、新たに追加する装置としても供給装置に加熱する手段を取り付けるだけでよく、また処理対象物を燃焼した際に生じる熱エネルギーを利用することもできるので、装置も簡単で低コストで反応炉の変動を抑制することが実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明に係る処理対象物の供給方法および同供給装置について実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４０】
図１は本発明の実施例に係る給じん装置を備えた廃棄物ガス化溶融処理システムの流動床式ガス化炉を示す概要図、図２は図１のガス化炉を含むシステム構成図である。
【００４１】
図１に示すように、処理対象物供給装置としての本例では給じん装置１は、スクリューコンベヤ２・２’を搬送装置として内蔵しており、搬入口４より搬入される処理対象物としての廃棄物（例えば、ごみ袋詰めごみ）ｚを、反応炉としての本例では流動床式ガス化炉５の廃棄物投入口５ａまで搬送し、ガス化炉５内へ供給する。スクリューコンベヤ２は廃棄物の投入口５ａに直交する方向に長手方向に配設されているのに対し、スクリューコンベヤ２’はスクリューコンベヤ２と直交させて投入口５ａに先端を向けて配設されている。本例では、後述のボイラ１２による熱回収で得られたボイラ蒸気の一部を給じん装置１の加熱装置３に供給し、給じん装置１内の廃棄物ｚを間接加熱することで、スクリューコンベヤ２により搬送されている廃棄物中の水分が蒸発される。加熱装置３は蒸気ジャケットからなり、スクリューコンベヤ２の周囲を覆うように配備されている。このときの加熱装置３による廃棄物ｚの加熱温度を１００〜２００℃とすることにより、給じん装置１内では廃棄物ｚの熱分解反応はほとんど起こらない。また、加熱温度を１００〜２００℃と比較的低温にすることで、給じん装置１内で加熱される廃棄物中の水分が徐々に蒸発され、蒸発により水分含有率が低下した廃棄物ｚは給じん装置１の所定の搬送時間を経てガス化炉５内へ供給される一方、蒸発した水分は水蒸気に転換されると同時に所定の搬送時間を経ずに逐次ガス化炉５内へ供給される。なお、給じん装置１の搬出口１ａとガス化炉５内への投入口５ａは接続部６を介して接続されている。
【００４２】
この作用によりガス化炉５内に投入される廃棄物ｚ中の水分および水蒸気の量がある程度均一化されるので、ガス化炉５内での水蒸気発生量が短時間で大きく変動することはなくなり、廃棄物ｚの部分燃焼ガス量およびガス質の急変動が抑制されるため、ガス化溶融
処理を安定化させられる。
【００４３】
図２に示すように、給じん装置１およびガス化炉５を含む廃棄物ガス化溶融システム１１は、ガス化炉５の下流側に溶融炉７を、さらに下流側に二次燃焼室８、排ガス処理装置９および煙突１０を、この順に備えている。また、二次燃焼室８にはボイラ１２が内蔵され、ボイラ１２のボイラ水入り口１２ａに蒸気復水設備１３が配管１５を介して接続されている。一方、ボイラ１２の蒸気出口１２ｂには配管１６を介して加熱装置３の入り口３ａに接続され、配管１６から分岐された分岐配管１７を介して余熱利用設備１４に接続されており、余熱利用設備１４は配管１８により蒸気復水設備１３に接続されている。また、加熱装置３の出口３ｂが配管１９により蒸気復水設備１３に接続されている。
【００４４】
なお、本例ではボイラ１２による回収蒸気を使って給じん装置１を加熱しているが、ボイラ蒸気以外の高温気体、高温液体、高温粒体等の高温熱源や電気的な加熱源あるいは高温熱源と電気的な熱源の組み合わせによって加熱してもよい。また、本例では給じん装置１のみを加熱範囲としているが、給じん装置１の上流側の廃棄物貯留部２０までを加熱範囲としてもよい。さらに、本例では流動床式ガス化炉５について示しているが、本発明は廃棄物ｚの水分含有率変動が炉の運転に影響を与える他の形式（ストーカ炉方式、シャフト炉方式など）の焼却炉や溶融炉による廃棄物処理システムにも適用可能である。
【００４５】
上記のように構成される本発明の実施例に係る廃棄物ガス化溶融処理システム１１について、一連の動作態様を説明する。
【００４６】
図２において、本例では、粉砕機（図示せず）で廃棄物ｚを粉砕したのち、ごみ貯留部２０にいったん貯留し、そこから給じん装置１に搬入される。給じん装置１に搬入された廃棄物ｚはスクリューコンベヤ２により所定の搬送時間（１０分程度）にて搬送され、同時に加熱装置３により加熱される。そして、投入口６からガス化炉５へ投入される。この間に、給じん装置１内の廃棄物ｚが加熱され、そこから発生する水蒸気は発生と同時に前記所定の搬送時間を経ずに逐次ガス化炉５へ連続的に導入される。この搬送過程を通してガス化炉５へ投入されるまでに廃棄物ｚ中の水分は徐々に蒸発して低減され、また廃棄物ｚ自体も加温されて１００℃以上になる。この温度では廃棄物ｚは熱分解反応を起さないから、タール分などの固着成分が生成したり固着成分が給じん装置１内に付着したりすることはない。
【００４７】
こうして、水分量が低減されて加温された状態の廃棄物ｚが流動床式ガス化炉５内に投入されると、５００〜６００℃の高温ガスにて急激に加熱、燃焼または熱分解されて水蒸気が発生し、また熱分解ガスが生成されるが、ガス化炉５内に投入される廃棄物が内部に含有する水分が低減されているため、ガス化炉５内においては水蒸気発生量の急変動がなくなるとともに、生成ガス量およびガス質の急変動が抑制されガス化炉５の運転が安定化する。
【００４８】
図５は上記実施例における流動床式ガス化炉５で発生する排ガスの変動量と経過時間の関係を、従来の廃棄物ガス化溶融処理システム１１１（図６）と比較したグラフである。図５から明らかなように、上記実施例の廃棄物ガス化溶融処理システム１１によれば、ガス化炉５から排出されるガス（水蒸気を含む）の変動が抑制され、平滑化されることが確認される。さらに詳しく説明すると、
従来のシステム１１１について、1)  炉形式：流動床式ガス化溶融炉(上記実施例と共
通）  2)  ガス化炉内温度：５００〜６００℃  3)  評価：従来の技術では、最大で±３０％程度の排ガス量変動があった。これに対し本発明（上記実施例）では、ガス化炉５への供給前に給じん装置１内で廃棄物ｚ中の水分８０％程度を蒸発させると想定した場合に、図５のグラフに示されるように排ガス量の変動を最大で±１５％程度の範囲内に抑える
ことができる。
【００４９】
そして、ガス化炉５内で生成された熱分解ガスは、ガス化炉５内で発生した水蒸気および給じん装置１から逐次送り出される水蒸気とともに排気口５ｂから溶融炉７へ送られ、熱分解ガスに随伴されていた灰分が溶融される。このとき、溶融排ガスが発生するが、この排ガスは二次燃焼室８に送られて二次燃焼される。このとき発生する熱量がボイラ１２で回収されてボイラ１２内の水がボイラ蒸気となり、加熱装置３へ送られて廃棄物の加熱に利用される。また、余熱利用設備１４にもボイラ蒸気が送られて利用される。利用後のボイラ蒸気は蒸気復水設備１３へ送られて復水化されてボイラ１２に送られる。加熱装置３で利用されたボイラ蒸気も、同様に蒸気復水設備１３へ送られて復水化されてボイラ１２に送られる。
【００５０】
一方、二次燃焼室８から排出される排ガスは、排ガス処理装置９へ送られ清浄化処理された後に、煙突１０から大気中へ排出される。
【００５１】
図３は本発明の他の実施例に係る流動床式ガス化炉を示す概要図、図４は図３のガス化炉を含むシステム構成図である。
【００５２】
図３または図４に示すように、本実施例の給じん装置１’は上記実施例と共通するが、給じん装置１’内で廃棄物を間接加熱して発生させる水蒸気をガス化炉５ではなく、水蒸気配管２１により二次燃焼室８へ導くようにしたところが相違する。その他の構成については、上記実施例と共通するので、共通する部材は同一の符号を用いて示し、詳しい説明を省略する。
【００５３】
本例の場合、給じん装置１’内で発生する水蒸気を二次燃焼室８へ導くので、ガス化炉５内における水蒸気量は低減される。
【００５４】
以上に本発明について２つの実施例を示したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば給じん装置１の搬送装置はスクリューコンベヤ２に限らず、プッシャーであってもよい。
【００５５】
また、上記実施例では処理対象物が廃棄物の場合を例示しているが、廃棄物以外の水分を含有する固体若しくは液体の処理対象物であっても同様に実施でき、さらに給じん装置以外の処理対象物供給装置についても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例に係る流動床式ガス化炉を示す概要図である。
【図２】図１のガス化炉を含むシステム構成図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る流動床式ガス化炉を示す概要図である。
【図４】図３のガス化炉を含むシステム構成図である。
【図５】本発明の実施例における流動床式ガス化炉５で発生する排ガスの変動量と経過時間の関係を、従来の廃棄物ガス化溶融処理システム１１１(図６）と比較したグラフである。
【図６】従来の一般的なガス化炉を含むシステム構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１・ １’給じん装置（処理対象物供給装置）
２・２’スクリューコンベヤ
３  加熱装置
４  搬入口
５  流動床式ガス化炉（反応炉）
５ａ廃棄物投入口
７  溶融炉
８  二次燃焼室
９  排ガス処理装置
１０  煙突
１１  廃棄物ガス化溶融処理システム
１２  ボイラ
１３  蒸気復水設備
１４  余熱利用設備
１５〜１９  配管
ｚ  廃棄物（処理対象物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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