(57)【要約】【課題】部分酸化炉からの可燃性ガス中に含まれ、除塵装置で捕集された黒色のダストを最終処分可能な状態とする廃棄物の処理装置及び方法を提供することを課題とする。【解決手段】廃棄物を部分酸化して可燃性ガスを生成する部分酸化炉１と、該部分酸化炉１から可燃性ガスを受け該可燃性ガス中のダストを捕集する除塵装置２と、該除塵装置２で除塵された可燃性ガスを燃焼する燃焼炉３と、該燃焼炉３で排出される排ガスから熱回収して蒸気を発生させるボイラ４とを有する廃棄物の処理装置において、除塵装置２で捕集されたダストを受け、このダストを空気により流動させながら、該ダストに含まれる炭素を酸化させる気泡流動層炉８を備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】
廃棄物を部分酸化して可燃性ガスを生成する部分酸化炉と、該部分酸化炉から可燃性ガスを受け該可燃性ガス中のダストを捕集する除塵装置と、該除塵装置で除塵された可燃性ガスを燃焼する燃焼炉と、該燃焼炉で排出される排ガスから熱回収して蒸気を発生させるボイラとを有する廃棄物の処理装置において、
除塵装置で捕集されたダストを受け、このダストを空気により流動させながら、該ダストに含まれる炭素を酸化させる気泡流動層炉を備えることを特徴とする廃棄物の処理装置。
【請求項２】
気泡流動層炉に接続されて、該気泡流動層炉から排出されるガスを受け微細ダストを捕集する集塵装置を有することとする請求項１に記載の廃棄物の処理装置。
【請求項３】
部分酸化炉で廃棄物を部分酸化して可燃性ガスを生成し、該部分酸化炉から可燃性ガスを受け該可燃性ガス中のダストを除塵装置で捕集し、該除塵装置で除塵された可燃性ガスを燃焼炉で燃焼し、該燃焼炉で排出される排ガスから熱回収してボイラで蒸気を発生させる廃棄物の処理方法において、
除塵装置で捕集されたダストを気泡流動層炉に供給し、該気泡流動層炉でこのダストを空気により流動させながら、該ダストに含まれる炭素を酸化させることを特徴とする廃棄物の処理方法。
【請求項４】
気泡流動層炉から排出されるガスを集塵装置へ供給し、該集塵装置で微細ダストを捕集することとする請求項３に記載の廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物の処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物には、可燃物が含まれており、この廃棄物を処理する際に、廃棄物を部分酸化して可燃性ガスを生成し、この可燃性ガスを燃料として利用し燃焼熱を回収することが知られている。上記部分酸化には、部分酸化炉が広く用いられる。上記可燃性ガスは、例えば、燃焼炉にもたらされて、該燃焼炉で燃焼し、ボイラで燃焼排ガスから熱回収して蒸気を生成し、この蒸気で、例えばタービンを駆動することで発電する。かくして、廃棄物の可燃物が保有するエネルギを利用している。
【０００３】
しかしながら、部分酸化炉からの可燃性ガスをそのまま燃焼炉へ送り燃焼させると、該可燃性ガスには、未燃の炭素分や塩を含むダストが混入しているので、燃焼炉では、溶融した塩がボイラの伝熱管表面に付着して該表面を腐食させる原因となる。
【０００４】
そこで、特許文献１では、部分酸化炉からの可燃性ガスを燃焼炉へ送り込む前に、該可燃性ガスを除塵装置へ送りここでダストを除去することとしている。
【０００５】
かくして、特許文献１では、廃棄物を部分酸化炉に供給し、該部分酸化炉を還元雰囲気とするように定められた量の空気を供給することで廃棄物を部分酸化して可燃性ガスを生成し、該可燃性ガスを除塵装置に導入して該可燃性ガスに含まれるダストを捕集除去した後に、可燃性ガスを燃焼炉に導入するとともに該燃焼炉へ空気を供給して可燃性ガス燃焼し、高温排ガスを生成する。
【０００６】
しかる後、この燃焼炉からの高温排ガスをボイラに導き該ボイラで該高温排ガスから熱回収して過熱蒸気を発生させ、この高温の過熱蒸気によりタービンを駆動して発電機で発電を行うこととしている。
【０００７】
このように、特許文献１では、燃焼炉に供給される可燃性ガスは除塵装置でダストが除去されているので、燃焼炉から排出される排ガスにはダストが含まれないこととなる。したがって、高温の排ガスでボイラにより蒸気を生成する際、ボイラの伝熱管等に腐食を発生させる溶融塩等の腐食起因物質が排ガスに含まれていないので、伝熱管表面温度を溶融塩の融点以上にするように排ガスを高温とする操業が可能となり、その結果、ボイラで得られる過熱蒸気を高温高圧としてボイラの熱回収効率と発電効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１６１６３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、部分酸化炉から排出された可燃性ガスから除塵装置で捕集されたダストは炭素を４重量％以上（通常５〜１０重量％）含んでいて黒色をなしている。したがって、この黒色ダストは十分に焼却処理されておらず、不完全燃焼物であり未燃分が残存すると判断され最終処分場で受け入れられないことがある。このようなダストを最終処分場で埋立処分すると、未燃分が発火する危険性があると判断されるからである。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑み、部分酸化炉からの可燃性ガス中に含まれ、除塵装置で捕集された黒色のダストを最終処分可能な状態とする廃棄物の処理装置及び方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題は、本発明によると、以下の廃棄物の処理装置及び方法により解決される。
【００１２】
＜廃棄物の処理装置＞
本発明に係る廃棄物の処理装置は、廃棄物を部分酸化して可燃性ガスを生成する部分酸化炉と、該部分酸化炉から可燃性ガスを受け該可燃性ガス中のダストを捕集する除塵装置と、該除塵装置で除塵された可燃性ガスを燃焼する燃焼炉と、該燃焼炉で排出される排ガスから熱回収して蒸気を発生させるボイラとを有している。
【００１３】
かかる廃棄物の処理装置において、本発明では、除塵装置で捕集されたダストを受け、このダストを空気により流動させながら、該ダストに含まれる炭素を酸化させる気泡流動層炉を備えることを特徴としている。
【００１４】
本発明において、気泡流動層炉に接続されて、該気泡流動層炉から排出されるガスを受け微細ダストを捕集する集塵装置を有することが好ましい。
【００１５】
＜廃棄物の処理方法＞
本発明に係る廃棄物の処理方法は、部分酸化炉で廃棄物を部分酸化して可燃性ガスを生成し、該部分酸化炉から可燃性ガスを受け該可燃性ガス中のダストを除塵装置で捕集し、該除塵装置で除塵された可燃性ガスを燃焼炉で燃焼し、該燃焼炉で排出される排ガスから熱回収してボイラで蒸気を発生させる。
【００１６】
かかる廃棄物の処理方法において、本発明では、除塵装置で捕集されたダストを気泡流動層炉に供給し、該気泡流動層炉でこのダストを空気により流動させながら、該ダストに含まれる炭素を酸化させることを特徴としている。
【００１７】
本発明において、気泡流動層炉から排出されるガスを集塵装置へ供給し、該集塵装置で微細ダストを捕集することが好ましい。
【００１８】
上述した、本発明による廃棄物の処理装置及び方法では、廃棄物の部分酸化からダストの処理まで、次の（ｉ）〜（ｖ）に示す要領で処理される。
【００１９】
（ｉ）先ず、廃棄物を部分酸化炉に供給し、空気を供給して廃棄物を部分酸化して可燃性ガスを生成する。
【００２０】
（ii）可燃性ガスを除塵装置に導入して含まれるダストを捕集する。
【００２１】
（iii）除塵された可燃性ガスを燃焼炉に導入し空気を供給して燃焼し、高温の排ガスを生成する。
【００２２】
（iv）排ガスをボイラに導きボイラで燃焼炉からの高温排ガスから熱回収して過熱蒸気を発生させる。高温の過熱蒸気でタービンを駆動し、このタービンにより回転される発電機で発電を行う。上記燃焼炉に供給される可燃性ガスは（ii）にて除塵装置でダストが除去されているため、燃焼炉から排出される排ガスにはダストが含まれてない。したがって、ボイラの伝熱管等に腐食を発生させる溶融塩の腐食起因物質が含まれないので、伝熱管表面温度を溶融塩の融点以上にするように排ガスと高温で熱交換する操業が可能となり、過熱蒸気を高温高圧として、ボイラの熱回収効率と発電効率を向上させることができる。
【００２３】
（ｖ）さらに、（ii）における除塵装置で捕集されたダストを気泡流動層炉に供給する。気泡流動層炉ではダスト層の下方から空気を供給しダストを流動させ気泡流動層を形成し、ダストを上昇空気で流動させながらダストに空気を接触させてダストに含まれている炭素を酸化して、ＣＯ、ＣＯ２とする。気泡流動層には、気泡流動層の温度雰囲気を炭素の酸化に適した温度雰囲気とするために気泡流動層炉内を加熱する加熱器を備える。炭素を含み黒色をなしていたダストは、上記温度雰囲気のもとで炭素が酸化（完全燃焼）されることにより、白色になり十分に焼却処理されていると判断される状態となり最終処分可能となる。
【００２４】
気泡流動層炉内でダストに含まれている炭素の酸化により発生したＣＯ、ＣＯ２を含むガスは燃焼炉に導入されると、ガス中に残存する可燃性のＣＯはこの燃焼炉で完全燃焼する。かくして、ダストに含まれる炭素をＣＯに変換し燃焼炉で燃焼して炭素の熱量を有効に回収できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、以上のように、廃棄物を部分酸化炉で部分酸化して生成される可燃性ガス中のダストを除塵装置で除去してから該可燃性ガスを燃焼炉に送り、燃焼炉で排出される高温ガスによりボイラで蒸気を発生させるとともに、除去されたダストを気泡流動層炉で空気により流動させながら、ダスト中の炭素を酸化させることとしたので、燃焼炉そしてボイラで可燃性ガスの燃焼により熱回収を行うことができ、しかも可燃性ガスにダストが含まれていないためボイラでのダストによる伝熱管表面の腐食という問題が回避され、さらに、これに加え、ダストは気泡流動層炉で酸素と接触しダスト中の炭素は完全に酸化されていて、黒色ダストは白色となり、排出される白色のダストには可燃分が含まれておらず、ダストの最終処分場での受入れが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態を示し、図１にて廃棄物と空気の供給を受ける部分酸化炉１には除塵装置２が接続され、該除塵装置２に燃焼炉３が接続されている。該燃焼炉３は、該燃焼炉３からの排ガスを受けるボイラ４と一体的に構成されている。さらに、上記ボイラ４には、酸性ガスの処理等を行う排ガス処理装置５と煙突６が接続されている。
【００２８】
かかる部分酸化炉１から煙突６までのプロセスでは、廃棄物の供給そしてその部分酸化により生成される可燃性ガスは次のように処理される。
【００２９】
部分酸化炉１では、廃棄物が供給され、炉内が還元雰囲気となるように定められた量の空気が供給されて、廃棄物の可燃分は部分酸化し、可燃性ガスが発生し可燃性ガスが除塵装置２へ導かれる。
【００３０】
除塵装置２は、部分酸化炉１からの高温の可燃性ガスの温度でも機能する装置が好ましく、例えば、セラミックフィルタ等が用いられる。この除塵装置２にて上記部分酸化炉１からの可燃性ガスはダストが除去されて、ダストが含まれない状態で可燃性ガスが燃焼炉３へ送られる。除塵されたダストには、未燃物質としての炭素分が含まれており、該ダストは黒色をなしている。
【００３１】
燃焼炉３には、燃焼用の空気が供給されており、該燃焼炉３で、上記可燃性ガスが燃焼して高温排ガスを生じ、この高温排ガスがボイラ４に送られ、該ボイラ４で過熱蒸気を生成する。燃焼炉３に送入される可燃性ガスにはダストが含まれていないので、燃焼炉３から排出される高温排ガスには溶融塩が含まれていない。したがって、ボイラで上記高温排ガスとの熱交換の際、伝熱管表面に溶融塩が付着するということはなく、伝熱管の腐食は発生しない。このボイラ４にはこの過熱蒸気の熱回収利用を行う装置として、例えば、タービン付発電機（図示せず）が接続されていて、過熱蒸気がタービンを駆動し、これにより発電機が発電する。上記ボイラ４から排出される排ガスは、排ガス処理装置５で酸性ガス処理等を受けてから、煙突６から大気へ放出される。
【００３２】
本実施形態では、上記除塵装置２に対して、該除塵装置２で排ガスから除塵されたダストを受けるダスト貯留装置７が接続され、またこのダスト貯留装置７には該ダスト貯留装置７から所定量のダストを間欠的に受ける気泡流動層炉８が接続されている。さらには、この気泡流動層炉８には、該気泡流動層炉８から処理ダストを受ける処理ダスト貯留槽９が接続されているとともに、該気泡流動層炉８からの排ガスを受けるセラミックフィルタ等の集塵装置１０が接続されており、該集塵装置１０の上部に設けられたガス排出口が上記燃焼炉３に接続されている。上記気泡流動層炉８は、槽内の下部に、空気を透過する、例えばセラミック製の多孔板により形成された分散板（図示せず）が設けられていて、該分散板より下方空間を風箱（図示せず）としていて、底部から該風箱へ空気を受け、該空気が風箱から上記分散板を透過して槽内を上昇し、分散板の上方空間でダストを浮遊させて気泡流動層を形成するようになっている。さらに、該気泡流動層炉８は、槽内の温度を所定温度まで上昇させる加熱装置８Ａが槽外側部に設けられている。
【００３３】
このようにダストを処理する気泡流動層炉８等を有している本実施形態では、ダストは次のように処理される。
【００３４】
除塵装置２で可燃性ガスから除塵されたダストはダスト貯留装置７へ送られここで一時貯留される。このダスト貯留装置７内のダストは、気泡流動層炉８でのダスト処理が終了する毎に、バッチ式で該気泡流動層炉８へ所定量、すなわち該気泡流動層炉８の一回での処理能力に相当するダスト量だけ送り込まれる。
【００３５】
気泡流動層炉８は、加熱装置８Ａにより、槽内の温度雰囲気がダスト中の炭素の酸化に適した温度範囲（気泡流動層温度が４００℃以上５００℃以下）に保たれている。気泡流動層の温度が４００℃より低いと、ダストに含まれる炭素の酸化反応が進行しないか又は進行しても緩慢であり酸化が終了するまで長時間を要し不適であるため、４００℃以上に加熱することが好ましい。気泡流動層の温度が５００℃より高いと、ダスト中に存在する塩類が溶融し始めダスト同士が結合して、流動が不良な状態になるため、５００℃以下に維持することが好ましい。
【００３６】
気泡流動層炉８では、分散板より下方の風箱へ槽底部から空気が送入されており、この空気は分散板を透過することで分散された状態で上昇し、分散板より上方の空間でダストを浮遊させてダストの気泡流動層を形成する。この場合、分散板の下方から導入する空気量は、ダストを吹き飛ばして気泡流動層炉８外へ飛散させないように、空筒速度が最小流動化速度の２〜４倍程度となるように抑えられる。
【００３７】
気泡流動層炉８では、ダストは炭素の酸化に適した温度雰囲気におかれており、炭素分は酸化されてＣＯそしてＣＯ２となる。ダストの炭素の酸化により、黒色ダストが白色となる。未燃炭素分がなくなって白色となった処理ダストを排出し、処理ダスト貯留槽９に貯留する。処理ダスト貯留槽９内の処理ダストは最終処分場へ移送され最終処分される。
【００３８】
気泡流動層炉８から排出されるガスは、ダストに含まれる炭素が酸化されて生成したＣＯ２が主成分となっているが、ガス自体は、加熱装置８Ａで加熱されていて高温となっているので、その熱エネルギの利用のために、燃焼炉３へ送られボイラ４で熱回収される。気泡流動層炉８でのダストの気泡流動化により微細なダストは舞い上がって飛散し排出されるガスに随伴されて気泡流動層炉８から排出される。そこで、気泡流動層炉８から排出されるガスを集塵装置１０に導き飛散する微細ダストを捕集し、微細ダストが除去されたガスを燃焼炉３に供給し残存するＣＯを燃焼する。集塵装置１０から燃焼炉３を経てボイラ４に導かれる排ガスには微細ダストが含まれないので、ボイラ伝熱管に腐食が発生しない。
【００３９】
集塵装置１０としては、濾過式集塵装置、例えばセラミックフィルタを用いることが好ましい。また、集塵装置１０は、例えば逆洗パルスによるダスト払い落とし機構を有し、捕集され払い落とされた微細ダストを回収して気泡流動層炉８に戻し残存する炭素を酸化させる。
【００４０】
気泡流動層炉８でのダスト中の炭素の酸化が進んでいるかどうかのモニタリングは、気泡流動層炉８からの排ガス中ＣＯ濃度を測定することにより行うことができる。排ガスにＣＯが存在するということは、まだダスト中に炭素が残っており、まだダストの色は黒いと判断する。ＣＯ濃度がゼロとなり、炭素分がすべてＣＯ２になるまで、ダストの気泡流動層を維持し、含有する炭素を酸化する必要がある。ＣＯ濃度がゼロとなったら、酸化される炭素がなくなったと判断し、気泡流動層炉８の運転を終了する。
【符号の説明】
【００４１】
１  部分酸化炉
２  除塵装置
３  燃焼炉
４  ボイラ
８  気泡流動層炉
１０  集塵装置
【図１】
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