(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を加熱して当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉であって、
廃棄物を加熱するための流動層を構成する流動粒子と、
前記流動粒子を下方から支持する底壁およびこの底壁から立上がる側壁を有し、前記底壁においてその中心位置から特定方向に偏った位置に前記廃棄物中の不燃物及び前記廃棄物の加熱により生じた炭化物を前記流動粒子と共に排出するための混合物排出口が設けられ、この混合物排出口に向かって前記底壁の上面上を前記流動粒子を降下させるように当該底壁の上面が前記混合物排出口に向かって低くなるように傾斜する炉本体と、
前記炉本体の底壁から前記流動粒子に向かって流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子を流動化させるガス供給部と、
前記側壁のうち前記底壁の中心位置に対して前記混合物排出口と同じ側に位置する供給側側壁から前記流動層上における当該供給側側壁に隣接する領域に前記廃棄物を供給し、これにより前記流動層上の廃棄物を前記側壁のうち前記底壁の中心位置を挟んで前記混合物排出口と反対側に位置する反対側側壁の側に移動させる廃棄物供給部と、
前記流動層の上方に配置された複数の温度計と、
前記流動層上に空気を供給可能な空気供給部と、を備え、
前記ガス供給部は、前記混合物排出口の周囲から前記流動化ガスを吹き込むことにより前記流動粒子の上側に廃棄物が滞留することが可能な程度の流動化度合いをもつ第１の流動領域を形成すると共に、この第１の流動領域と前記反対側側壁との間に前記第１の流動領域での流動化ガスの吹き込みの流速よりも高い流速で流動化ガスを吹き込むことにより、前記第１の流動領域よりも前記流動粒子の流動化の度合いが高く、これにより前記流動粒子が対流して前記廃棄物と混合することにより当該廃棄物をガス化させる第２の流動領域を形成し、
前記廃棄物供給部は、前記第１の流動領域上に前記廃棄物が滞留し、且つ、その滞留した廃棄物が順次前記第２の流動領域内に進入するように、前記供給側側壁から前記流動層に対して廃棄物の供給を行い、
前記複数の温度計は、前記第１の流動領域の上方の互いに異なる位置に配置されており、
前記空気供給部は、前記複数の温度計のそれぞれの指標値に基づいて、前記炉本体内の温度が上がるように前記第１の流動領域上に空気を供給する、流動層炉。
【請求項２】
請求項１記載の流動層炉において、
前記廃棄物供給部は、前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物に向けて前記供給側側壁から新たな廃棄物を横向きに押込み、これにより、前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物を順次前記第２の流動領域内に進入させる、流動層炉。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流動層炉において、
前記混合物排出口から排出された前記不燃物、前記炭化物、及び前記流動粒子の混合物から炭化物を分離して前記反対側側壁の側から前記流動層に戻す炭化物挿入装置を備える、流動層炉。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流動層炉において、
前記流動粒子を流動化するための前記流動化ガスの吹き込みの最小流速である最小流動化速度をＵｍｆ、当該流動化ガスの平均断面流速をＵ０とすると、前記ガス供給部は、前記第１の流動領域ではＵ０／Ｕｍｆが１以上２未満となる流速で前記流動化ガスの吹き込みを行い、前記第２の流動領域ではＵ０／Ｕｍｆが２以上５未満となる流速で前記流動化ガスの吹き込みを行う、流動層炉。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流動層炉において、
前記混合物排出口から排出された前記混合物から前記流動粒子を分離し、この分離した流動粒子を前記炉本体内に戻す砂循環装置を備える、流動層炉。
【請求項６】
請求項５に記載の流動層炉において、
前記砂循環装置は、前記混合物から分離した流動粒子を前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物の上に戻す、流動層炉。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載に流動層炉において、
前記炉本体は、前記廃棄物供給部による前記廃棄物の押込み方向と直交する方向である幅方向の寸法が当該押込み方向について均一な平面形状を有する、流動層炉。
【請求項８】
請求項７記載の流動層炉において、
前記廃棄物供給部は、前記幅方向に延びる押込み面を有するプッシャと、このプッシャの押込み面が当該押込み面の幅方向全域にわたって同時に廃棄物を前記流動層上に押し込むように当該プッシャを前記押込み方向と平行な方向に往復動作させる駆動部とを有する、流動層炉。
【請求項９】
廃棄物を加熱して当該廃棄物から可燃性ガスを取り出すための廃棄物処理方法であって、
前記廃棄物を加熱するための流動層を構成する流動粒子と、この流動粒子を下方から支持する底壁およびこの底壁から立上がる側壁を有し、前記底壁においてその中心位置から特定方向に偏った位置に前記廃棄物中の不燃物及び前記廃棄物の加熱により生じた炭化物を前記流動粒子と共に排出するための混合物排出口が設けられ、この混合物排出口に向かって前記底壁の上面上を前記流動粒子が降下するように当該底壁の上面が前記混合物排出口に向かって低くなるように傾斜する炉本体とを有する流動層炉を用意する工程と、
前記炉本体の底壁のうち前記混合物排出口の周囲の領域から前記流動粒子に向けて流動化ガスを吹き込むことにより前記流動粒子の上側に廃棄物が滞留することが可能な程度の流動化度合いをもつ第１の流動領域を形成すると共に、この第１の流動領域と前記側壁のうち前記底壁の中心位置を挟んで前記混合物排出口と反対側に位置する反対側側壁との間に前記第１の流動領域での流動化ガスの吹き込みの流速よりも高い流速で流動化ガスを吹き込むことにより当該第１の流動領域よりも前記流動粒子の流動化の度合いが高い第２の流動領域を形成する工程と、
前記側壁のうち前記底壁の中心位置に対して前記混合物排出口と同じ側に位置する供給側側壁から前記流動層上における当該供給側側壁に隣接する領域に前記廃棄物を供給し、これにより、前記第１の流動領域上に前記廃棄物を滞留させ、且つ、その滞留した廃棄物を順次前記第２の流動領域内に進入させてガス化する工程と、を含み、
前記流動層炉を用意する工程では、前記流動層炉として、前記第１の流動領域の上方の互いに異なる位置に配置された複数の温度計と、前記第１の流動領域上に空気を供給可能な空気供給部とをさらに有するものを用意し、
前記複数の温度計のそれぞれの指標値に基づいて、前記炉本体内の温度が上がるように前記空気供給部から空気を供給する工程をさらに含む廃棄物処理方法。
【請求項１０】
請求項９記載の廃棄物処理方法において、
前記ガス化する工程では、前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物に向けて前記供給側側壁から新たな廃棄物を横向きに押込み、これにより、前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物を順次前記第２の流動領域内に進入させてガス化する、廃棄物処理方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の廃棄物処理方法において、
前記混合物排出口から排出される前記不燃物、前記炭化物、及び前記流動粒子の混合物から炭化物を分離して前記反対側側壁の側から前記流動層に戻す工程を備える、廃棄物処理方法。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれか１項に記載に廃棄物処理方法において、
前記流動粒子を流動化するための前記流動化ガスの吹き込みの最小流速である最小流動化速度をＵｍｆ、当該流動化ガスの平均断面流速をＵ０とすると、前記第１の流動領域ではＵ０／Ｕｍｆが１以上２未満となる流速で前記流動化ガスが吹込まれ、前記第２の流動領域ではＵ０／Ｕｍｆが２以上５未満となる流速で前記流動化ガスが吹込まれる、廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動粒子を流動化させた流動層において廃棄物を加熱することにより、当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉、及び廃棄物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流動層炉として特許文献１に記載のものが知られている。この流動層炉は、図９に示されるように、炉底部に流動砂（流動粒子）１０２を有する炉本体１０４と、流動砂１０２を流動化させて流動層を形成するために炉底部の流動砂１０２中に空気を供給する空気供給部１０６と、を備える。炉本体１０４は側壁を有し、この側壁に、前記流動層の上に廃棄物を投入するための投入部１０８が設けられる。
【０００３】
この流動層炉１００では、空気供給部１０６が高温の流動砂１０２中に空気を供給することにより流動砂１０２を浮遊懸濁状態にして流動化し、これにより、流動層を形成する。前記空気供給部１０６は、投入部１０８から流動層上に投入された廃棄物を層内部に取り込んで効率よく燃焼できるよう、流動層の全域において流動砂１０２の流動状態が略一定となるように空気を供給する。
【０００４】
高温の流動砂に投入部１０８から廃棄物が投入される度に、当該廃棄物は前記流動層の高温の流動砂１０２と混合されて熱分解（ガス化）される。これにより、可燃性ガスが発生する。この可燃性ガスは、例えば、後段の溶融炉で高温燃焼される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４２４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
流動層炉１００に投入される廃棄物は、活発な流動層の中に取り込まれて燃焼若しくはガス化するが、廃棄物が間欠的に投入される度に廃棄物中の可燃物が急激に燃えることにより、発生する可燃性ガスの発生量や濃度等の急激な変動が繰り返される。このガス化反応は廃棄物の供給の定量性に大きく依存するため、廃棄物供給の変動やごみ質に変化がある場合、可燃性ガスを安定して発生させることができない。特に、廃棄物に紙やシート状のプラスチック等の燃え易いゴミが多く含まれる場合には、発生する可燃性ガスの変動がより大きくなり、その安定化が求められる。
【０００７】
例えば、発生させた可燃性ガスをガスエンジンに用いて発電を行うような場合、可燃性ガスの変動が大きいと安定したエネルギーを得ることができないため、流動層炉において得られる可燃性ガスの安定化がより求められる。
【０００８】
そこで、燃え易いゴミを含む廃棄物であっても可燃性ガスを安定して得ることができる流動層炉、及び廃棄物処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、廃棄物を加熱して当該廃棄物から可燃性ガスを取り出す流動層炉であって、廃棄物を加熱するための流動層を構成する流動粒子と、前記流動粒子を下方から支持する底壁およびこの底壁から立上がる側壁を有し、前記底壁においてその中心位置から特定方向に偏った位置に前記廃棄物中の不燃物及び前記廃棄物の加熱により生じた炭化物を前記流動粒子と共に排出するための混合物排出口が設けられ、この混合物排出口に向かって前記底壁の上面上を前記流動粒子を降下させるように当該底壁の上面が前記混合物排出口に向かって低くなるように傾斜する炉本体と、前記炉本体の底壁から前記流動粒子に向かって流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子を流動化させるガス供給部と、前記側壁のうち前記底壁の中心位置に対して前記混合物排出口と同じ側に位置する供給側側壁から前記流動層上における当該供給側側壁に隣接する領域に前記廃棄物を供給し、これにより前記流動層上の廃棄物を前記側壁のうち前記底壁の中心位置を挟んで前記混合物排出口と反対側に位置する反対側側壁の側に移動させる廃棄物供給部と、を備える。そして、前記ガス供給部は、前記混合物排出口の周囲から前記流動化ガスを吹き込むことにより前記流動粒子の上側に廃棄物が滞留することが可能な程度の流動化度合いをもつ第１の流動領域を形成すると共に、この第１の流動領域と前記反対側側壁との間に前記第１の流動領域での流動化ガスの吹き込みの流速よりも高い流速で流動化ガスを吹き込むことにより、前記第１の流動領域よりも前記流動粒子の流動化の度合いが高く、これにより前記流動粒子が対流して前記廃棄物と混合することにより当該廃棄物をガス化させる第２の流動領域を形成し、前記廃棄物供給部は、前記第１の流動領域上に前記廃棄物が滞留し、且つ、その滞留した廃棄物が順次前記第２の流動領域内に進入するように、前記供給側側壁から前記流動層に対して廃棄物の供給を行うことを特徴とする。
【００１０】
この流動層炉によれば、流動層に混合物排出口の周囲の第１の領域とこの第１の領域よりも流動化の度合いの高い第２の流動領域とが形成される一方、廃棄物が前記第１の流動領域上に滞留し、この第１の流動領域上に滞留した廃棄物が順に第２の流動領域側に送られるように廃棄物供給部が流動層上における供給側側壁に隣接する領域に廃棄物を供給することにより、流動層炉から回収される可燃性ガスの急激な変動を抑えながら廃棄物のガス化を十分に行い、これにより、廃棄物から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００１１】
具体的に、第１の流動領域では、その上面に廃棄物が滞留可能となるよう流動が抑えられているので、廃棄物が流動粒子と混合されずに第１の流動領域上に滞留しながら廃棄物中の燃え易いゴミがゆっくりガス化する。そのため、第１の流動領域では、廃棄物の急激な燃焼が抑えられ、これにより、廃棄物の急激なガス化による可燃性ガスの発生も抑えられる。この第１の流動領域上に滞留する廃棄物は、廃棄物供給部により炉本体内に新たな廃棄物が供給されることによって順に第２の領域に進入する。そうすると、この第２の流動領域では、流動が活発で且つ廃棄物の燃焼により高温であるため、第１の流動領域上から進入してきた廃棄物が流動粒子と十分に混合され、これにより、廃棄物が十分にガス化されて可燃性ガスが発生する。その結果、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生を抑え、当該ガスの発生を安定させることができる。
【００１２】
また、混合物排出口の上方に第１の流動領域を形成してその上側に廃棄物を供給することで、この第１の流動領域上に滞留させて廃棄物中の燃え易いゴミをゆっくりガス化している間に前記廃棄物中の不燃物や前記廃棄物の加熱により生じた炭化物が炉底まで沈んでも、これらを炉本体から容易に排出することができる。しかも、廃棄物が第１の流動領域から第２の流動領域に進入してから不燃物や炭化物が底壁に沈んでも、混合物排出口に向って低くなるよう傾斜している底壁上面に沿って不燃物や炭化物が降下するため、これら不燃物及び炭化物を容易に排出することができる。
【００１３】
また、底壁の上面が混合物排出口に向かって低くなるように傾斜（即ち、第２の領域から第１の領域に向って低くなるように傾斜）しているため、第２の流動領域の高温の流動粒子が底壁の上面上を第１の流動領域側に降下し、これにより、第１の流動領域に熱を供給することができる。
【００１４】
前記廃棄物供給部は、前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物に向けて前記供給側側壁から新たな廃棄物を横向きに押込み、これにより、前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物を順次前記第２の流動領域内に進入させること、が好ましい。
【００１５】
かかる構成によれば、新たな廃棄物が第１の流動領域上に滞留する廃棄物に向けて横向きに押し込まれるため、この廃棄物に押されて第１の流動領域上に滞留する廃棄物を確実に第２の流動領域内に進入させることができる。
【００１６】
流動層炉は、前記混合物排出口から排出された前記不燃物、前記炭化物、及び前記流動粒子の混合物から炭化物を分離して前記反対側側壁の側から前記流動層に戻す炭化物挿入装置を備えること、が好ましい。
【００１７】
かかる構成によれば、炭化物挿入装置が混合物排出口から流動粒子及び不燃物と共に排出された炭化物を流動が活発で且つ高温の第２の流動領域に戻すことにより、当該炭化物から可燃性ガスを得ることができる。その結果、廃棄物から効率よく可燃性ガスが得られる。また、炭化物がガス化されるときの熱によって第２の流動領域の温度を高温に維持することができる。
【００１８】
尚、本発明に係る流動層炉において、前記流動粒子を流動化するための前記流動化ガスの吹き込みの最小流速である最小流動化速度をＵｍｆ、当該流動化ガスの平均断面流速をＵ０とすると、前記空気供給部は、前記第１の流動領域ではＵ０／Ｕｍｆが１以上２未満となる流速で前記流動化ガスの吹き込みを行い、前記第２の流動領域ではＵ０／Ｕｍｆが２以上５未満となる流速で前記流動化ガスの吹き込みを行うこと、が好ましい。このような流速での流動化ガスの吹き込みにより、好ましい第１の流動領域と第２の流動領域とを形成することができる。その結果、廃棄物の急激な燃焼を抑えながら当該廃棄物のガス化を好適に行うことができ、廃棄物から可燃性ガスを安定して得ることができる。
【００１９】
前記混合物排出口から排出された前記混合物から前記流動粒子を分離し、この分離した流動粒子を前記炉本体内に戻す砂循環装置を備えること、が好ましい。
【００２０】
このように、砂循環装置が混合物排出口から排出された混合物から高温の流動粒子を分離して炉本体内に戻すことにより、流動層を構成する流動粒子の量が維持されると共に流動層の温度が維持し易くなる。
【００２１】
この場合、前記砂循環装置は、前記混合物から分離した流動粒子を前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物の上に戻すこと、がより好ましい。
【００２２】
このように、砂循環装置が混合物排出口から排出された高温の流動粒子を第１の流動領域上に滞留する廃棄物上に戻すことにより、この高温の流動粒子を着火源として廃棄物中の燃え易いゴミを安定燃焼（ガス化）させることができる。
【００２３】
前記炉本体は、前記廃棄物供給部による前記廃棄物の押込み方向と直交する方向である幅方向の寸法が当該押込み方向について均一な平面形状を有すること、が好ましい。
【００２４】
かかる構成によれば、第１の流動領域上の廃棄物が廃棄物供給部から新たに供給された廃棄物に押されて第２の流動領域側に進入するときに、炉本体のこの移動方向と直交する幅方向の寸法が均一であるため、前記廃棄物の移動が安定する。
【００２５】
前記廃棄物供給部は、前記幅方向に延びる押込み面を有するプッシャと、このプッシャの押込み面が当該押込み面の幅方向全域にわたって同時に廃棄物を前記流動層上に押し込むように当該プッシャを前記押込み方向と平行な方向に往復動作させる駆動部とを有することが好ましい。
【００２６】
かかる構成によれば、幅方向に均一に廃棄物を押し込むことができるため、第１の流動領域から第２の流動領域側への廃棄物の移動が幅方向において略均一となり、炉内の一部に廃棄物が集中することを防ぐことができる。
【００２７】
また、上記課題を解消すべく、本発明は、廃棄物を加熱して当該廃棄物から可燃性ガスを取り出すための廃棄物処理方法であって、前記廃棄物を加熱するための流動層を構成する流動粒子と、この流動粒子を下方から支持する底壁およびこの底壁から立上がる側壁を有し、前記底壁においてその中心位置から特定方向に偏った位置に前記廃棄物中の不燃物及び前記廃棄物の加熱により生じた炭化物を前記流動粒子と共に排出するための混合物排出口が設けられ、この混合物排出口に向かって前記底壁の上面上を前記流動粒子が降下するように当該底壁の上面が前記混合物排出口に向かって低くなるように傾斜する炉本体とを有する流動層炉を用意する工程と、前記炉本体の底壁のうち前記混合物排出口の周囲の領域から前記流動粒子に向けて流動化ガスを吹き込むことにより前記流動粒子の上側に廃棄物が滞留することが可能な程度の流動化度合いをもつ第１の流動領域を形成すると共に、この第１の流動領域と前記側壁のうち前記底壁の中心位置を挟んで前記混合物排出口と反対側に位置する反対側側壁との間に前記第１の流動領域での流動化ガスの吹き込みの流速よりも高い流速で流動化ガスを吹き込むことにより当該第１の流動領域よりも前記流動粒子の流動化の度合いが高い第２の流動領域を形成する工程と、前記側壁のうち前記底壁の中心位置に対して前記混合物排出口と同じ側に位置する供給側側壁から前記流動層上における当該供給側側壁に隣接する領域に前記廃棄物を供給し、これにより、前記第１の流動領域上に前記廃棄物を滞留させ、且つ、その滞留した廃棄物を順次前記第２の流動領域内に進入させてガス化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
この廃棄物処理方法によれば、流動層に混合物排出口の周囲の第１の領域とこの第１の領域よりも流動化の度合いの高い第２の流動領域とが形成される一方、廃棄物が前記第１の流動領域上に滞留し且つこの第１の流動領域上に滞留した廃棄物が順に第２の流動領域側に進入することにより、流動層炉から回収される可燃性ガスの急激な変動を抑えながら廃棄物のガス化を十分に行い、これにより、廃棄物から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００２９】
また、混合物排出口の上方に第１の流動領域を形成してその上面に廃棄物を供給することにより、この第１の流動領域上に滞留させて廃棄物中の燃え易いゴミをゆっくりガス化している間に前記廃棄物中の不燃物や前記廃棄物の加熱により生じた炭化物が炉底まで沈んでも、これらを炉本体から容易に確実に排出することができる。しかも、廃棄物が第１の流動領域から第２の流動領域に進入してから不燃物や炭化物が底壁に沈んでも、混合物排出口に向って低くなるよう傾斜している底壁上面に沿って不燃物や炭化物が降下するため、これら不燃物及び炭化物を容易に排出することができる。
【００３０】
また、底壁の上面が混合物排出口に向かって低くなるように傾斜（即ち、第２の領域から第１の領域に向って低くなるように傾斜）しているため、第２の流動領域の高温の流動粒子が底壁の上面上を第１の流動領域側に降下し、これにより、第１の流動領域に熱を供給することができる。
【００３１】
前記ガス化する工程では、前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物に向けて前記供給側側壁から新たな廃棄物を横向きに押込み、これにより、前記第１の流動領域上に滞留する廃棄物を順次前記第２の流動領域内に進入させてガス化すること、が好ましい。
【００３２】
かかる構成によれば、新たな廃棄物が第１の流動領域上に滞留する廃棄物に向けて横向きに押し込まれるため、この廃棄物に押されて第１の流動領域上に滞留する廃棄物を確実に第２の流動領域内に進入させてガス化することができる。
【００３３】
当該廃棄物処理方法は、前記混合物排出口から排出される前記不燃物、前記炭化物、及び前記流動粒子の混合物から炭化物を分離して前記反対側側壁の側から前記流動層に戻す工程を備えること、が好ましい。
【００３４】
かかる構成によれば、混合物排出口から流動粒子及び不燃物と共に排出された炭化物を分離して流動が活発で且つ高温の第２の流動領域に戻すことにより、この炭化物を確実にガス化することができる。また、炭化物をガス化したときの熱によって第２の流動領域の温度を高温に維持することが容易になる。
【００３５】
尚、この廃棄物処理方法において、前記流動粒子を流動化するための前記流動化ガスの吹き込みの最小流速である最小流動化速度をＵｍｆ、当該流動化ガスの平均断面流速をＵ０とすると、前記第１の流動領域ではＵ０／Ｕｍｆが１以上２未満となる流速で前記流動化ガスが吹込まれ、前記第２の流動領域ではＵ０／Ｕｍｆが２以上５未満となる流速で前記流動化ガスが吹込まれること、が好ましい。このような流速での流動化ガスの吹き込みにより、好ましい第１の流動領域と第２の流動領域とを形成することができる。その結果、廃棄物の急激な燃焼を抑えながら当該廃棄物のガス化を好適に行うことができ、廃棄物から可燃性ガスを安定して得ることができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上より、本発明によれば、燃え易いゴミを含む廃棄物であっても可燃性ガスを安定して得ることができる流動層炉、及び廃棄物処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る流動層炉の概略構成図である。
【図２】前記流動層炉における廃棄物の挿入位置と流動粒子の挿入位置と炭化物の挿入位置とを説明するための炉本体の横断面図である。
【図３】前記炉本体の底壁におけるノズルの配置を説明するための図である。
【図４】他実施形態に係る流動層炉における前壁に反射部を有する炉本体を説明するための図である。
【図５】他実施形態に係る流動層炉における後壁に案内部を有する炉本体を説明するための図である。
【図６】他実施形態に係る流動層炉における前壁と後壁とに屋根部を有する炉本体を説明するための図である。
【図７】他実施形態に係る流動層炉における温度計と空気供給部とを備えた炉本体を説明するための図である。
【図８】他実施形態に係る流動層炉における廃棄物供給部を説明するための図である。
【図９】従来の流動層炉の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００３９】
本実施形態に係る流動層炉は、高温の流動粒子によって廃棄物を加熱することにより、廃棄物から可燃性ガスを取り出す炉である。この流動層炉は、図１に示されるように、流動粒子１２と、炉本体２０と、ガス供給部３０と、廃棄物供給部４０と、砂循環装置５０と、炭化物挿入装置６０と、を備える。
【００４０】
流動粒子１２は、炉本体２０の内部において流動層１４を構成し、廃棄物１８を加熱するための粒子である。即ち、廃棄物１８の一部の燃焼により加熱されて高温になった流動粒子１２が廃棄物１８と混合されることにより、廃棄物１８がガス化されて可燃性ガスが発生する。本実施形態では、流動粒子１２として珪砂等が用いられる。
【００４１】
炉本体２０は、流動粒子１２を内部に有し、高温の流動粒子１２により廃棄物１８から可燃性ガスを取り出す部位である。炉本体２０は、流動粒子１２を下方から支持する底壁２１と、この底壁２１から立上がる側壁２２と、側壁２２上端に設けられた可燃性ガス排出部２３とを有する。
【００４２】
側壁２２は、上下に延びる角筒形状を有する。具体的に、側壁２２は、図２にも示されるように、前後（図２において左右）に間隔をおいて対向する前壁（供給側側壁）２４及び後壁（反対側側壁）２５と、これら前壁２４と後壁２５との端部同士をそれぞれ接続する横壁２６，２６と、を有する。横壁２６，２６同士は互いに平行である。即ち、炉本体２０は、横壁２６，２６同士の間隔である幅方向の寸法が前後方向について均一な平面形状を有する。
【００４３】
この側壁２２のうち底壁２１の中心位置に対して混合物排出口２９と同じ側に位置する側壁（前壁）２４には、流動粒子１２を炉本体２０内へ挿入するための砂挿入部２７と、炉本体２０内へ廃棄物１８を挿入するための廃棄物挿入口２８と、が設けられる。また、側壁２２のうち底壁２１の中心位置を挟んで混合物排出口２９と反対側に位置する側壁（後壁）２５には、廃棄物１８の加熱により生じた炭化物（例えば、チャー等）を挿入するための炭化物挿入部６３が設けられる。
【００４４】
砂挿入部２７は、炉本体２０内の前壁２４側の幅方向の中央部に流動粒子を挿入できるように（図２参照）、前壁２４の下部の幅方向中央部に設けられる。この砂挿入部２７は、炉本体２０の底壁２１に支持される流動粒子１２（流動層１４）の上方から流動層１４（詳しくは、当該流動層１４上に供給されて滞留する廃棄物１８）に向けて流動粒子１２を投入できる高さ位置に設けられている。砂挿入部２７がこのような位置に設けられることにより、流動層１４上に滞留する廃棄物１８の上に流動粒子１２を投入することができ、これにより当該流動粒子１２を着火源として、廃棄物１８中の燃え易いごみのみを先に安定燃焼（ガス化）させることができる。尚、流動粒子１２を投入する箇所は、前壁２４に限定されず、後壁２５や横壁２６に設けられてもよい。
【００４５】
炭化物挿入部６３は、炉本体２０内の後壁２５側の幅方向の中央部に炭化物を挿入できるように（図２参照）、後壁２５の下部の幅方向中央部に設けられる。この炭化物挿入部６３は、炉本体２０内の流動層１４の上方から当該流動層１４に向けて炭化物を投入できる高さ位置に設けられている。尚、炭化物挿入部６３は、上下方向における流動層１４の中間の高さ位置に設けられてもよい。このような位置に設けられれば、炭化物を直接流動層１４内に挿入できるため、流動層１４の上部から投入した場合に流動層１４上に滞留して流動粒子１２と十分に混合され難い軽い炭化物であっても、流動層１４内に確実に挿入して確実にガス化させることができる。
【００４６】
廃棄物挿入口２８は、前壁２４の下部において幅方向の略全域に設けられている。この廃棄物挿入口２８は、炉本体２０の底壁２１が支持する流動粒子１２（流動層１４）の上面上に廃棄物１８を横向きに押し込むことができる高さ位置、即ち、流動層１４の上面よりも僅かに高い位置に廃棄物挿入口２８の下端が位置するように設けられている。
【００４７】
可燃性ガス排出部２３は、炉本体２０内で発生した可燃性ガスを排出する部位である。この可燃性ガス排出部２３は、炉本体２０で得られた可燃性ガスを後段の例えば発電プロセスのガスエンジン等に供給するためのダクト等を接続できるよう、側壁２２よりも外径が絞られている。
【００４８】
底壁２１には、その中心位置から特定の方向に偏った位置に廃棄物１８中の不燃物及び廃棄物１８の加熱により生じた炭化物を流動粒子１２と共に排出するための混合物排出口２９が設けられる。この混合物排出口２９は、底壁２１において幅方向全域に開口している。底壁２１の上面２１ａは、当該上面２１ａ上を流動粒子１２が降下するように混合物排出口２９に向って低くなるように傾斜する。本実施形態の底壁２１では、前方側に偏った位置に混合物排出口２９が設けられ、底壁２１の上面２１ａは、前方へ向かって（図１において左から右に向って）一定の下り勾配となる傾斜面である。具体的に、底壁２１の上面２１ａは、水平面に対して１５°〜２５°の傾斜面である。このような位置に混合物排出口２９が設けられることによって、前壁２４に設けられた廃棄物挿入口２８から流動層１４上の前壁２４に隣接する領域に挿入された廃棄物１８から沈降する不燃物や炭化物を効率よく炉本体２０の外へ排出することができる。また、流動層１４上で後壁２４側に拡散した廃棄物１８から流動層１４を沈降する不燃物や炭化物も、底壁２１の上面２１ａの傾斜に沿って混合物排出口２９まで降下するため、これらの不燃物や炭化物も炉本体２０の外へ容易に排出することができる。
【００４９】
また、底壁２１の上面２１ａが混合物排出口２９に向かって低くなるように傾斜することにより、当該流動層炉１０の操業時において、流動層１４の上面２１ａに隣接する領域では後壁２５から前壁２４に向って流動粒子１２が移動する。
【００５０】
ガス供給部３０は、底壁２１から流動粒子１２に向って流動化ガスを吹き込むことにより当該流動粒子１２を流動化させる。このガス供給部３０は、流動化ガスを吹き出すための複数のノズル３１と、各ノズル３１に流動化ガスを供給する風箱３２と、風箱３２へ流動化ガスを送風する送風部３３と、を有する。
【００５１】
複数のノズル３１は、底壁２１において幅方向及び前後方向に間隔をおいた格子状に配設される。各ノズル３１は、底壁２１を貫通するように底壁２１に取付けられている。本実施形態では、図３にも示されるように、底壁２１を後側領域２１ｂと前側領域２１ｃとに分け、後側領域２１ｂに設けられたノズル３１の数の方が前側領域２１ｃに設けられたノズル３１の数よりも多くなるように各領域２１ｂ，２１ｃにノズル３１が配設される。尚、領域２１ｂ，２１ｃ間のノズル３１の数の大小は限定されず、前側領域２１ｃのノズル３１の数と後側領域２１ｂのノズル３１の数とが同じでもよい。また、前側領域２１ｃのノズル３１の数の方が後側領域２１ｂのノズル３１の数より大きくてもよい。
【００５２】
風箱３２は、幅方向に延びる箱形状を有し、底壁２１において幅方向に並ぶ各ノズル３１に流動化ガスを分配するヘッダーとして働くものであり、幅方向に並ぶ各ノズル３１から吹き出される流動化ガスの流量を均一にする機能をもつ。本実施形態では、複数の風箱３２が底壁２１の下面側において前後方向に並ぶ。従って、各風箱３２に対応するノズル３１毎に、そのノズル３１から吹き出す流動化ガスの流量を変更することが可能である。本実施形態では、５個の風箱３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが前後方向に並んでいる。詳しくは、混合物排出口２９よりも後壁２５側に４個の風箱３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが配置され、混合物排出口２９よりも前壁２４側に１個の風箱３２ｅが配置されている。
【００５３】
送風部３３は、各風箱３２に流動化ガスを送風（供給）するための部位であり、風箱３２毎に異なる流量で流動化ガスを送風することができる。本実施形態の送風部３３は、前後方向に隣り合う風箱３２，３２に対し、前側の風箱３２に送風する流動化ガスの流量よりも後側の風箱３２に送風する流動化ガスの流量が大きくなるように流動化ガスを送風する。送風部３３は、各風箱３２に流動化ガスとして空気を送風するが、この空気に加えて窒素等の不活性ガスも送風することができる。
【００５４】
詳しくは、流動層炉１０の通常の操業時、即ち、廃棄物１８を炉本体２０内に挿入してこの廃棄物１８から可燃性ガスを発生させるときに、送風部３３は、混合物排出口２９の周囲から流動化ガスを吹き込ませ、流動粒子１２の上側に廃棄物１８が滞留することが可能な程度の流動化度合いをもつ第１の流動領域１５を形成させると共に、この第１の流動領域１５と後壁２５との間に第１の流動領域１５での流動化ガスの吹き込みの流速よりも高い流速で流動化ガスを吹き込ませることにより、第１の流動領域１５よりも流動粒子１２の流動化の度合いが高い第２の流動領域１６を形成させる。即ち、送風部３３は、前記のように、前後方向に隣り合う風箱３２に対して前側の風箱（例えば、３２ｃ）に送風する流動化ガスの流量よりも後側の風箱（例えば、３２ｂ）に送風する流動化ガスの流量を大きくすることにより、流動層１４において混合物排出口２９の周囲に流動状態が抑えられた第１の流動領域１５を形成すると共にこの第１の流動領域１５と後壁２５とに間に流動が活発な第２の流動領域１６を形成する。また、送風部３３は、前壁２４側の風箱３２ｃ，３２ｄ，３２ｅへ供給する流動化ガスの流量を一定にしてこの流量よりも後壁２５側の風箱３２ａ，３２ｂへ供給する流動化ガスの流量を多くすることにより、流動層１４において前壁２４側の風箱３２ｃ，３２ｄ，３２ｅに対応する領域に流動が抑えられた第１の流動領域１５を形成すると共に後壁２５側の風箱３２ａ，３２ｂに対応する領域に流動が活発な第２の流動領域１６を形成してもよい。
【００５５】
具体的に、送風部３３は、第１の流動領域１５では、Ｕｏ／Ｕｍｆが１以上２未満となる流速で流動化ガスを吹き込ませ、第２の流動領域１６では、Ｕｏ／Ｕｍｆが２以上５未満となる流速で流動化ガスを吹き込ませる。ここで、Ｕｍｆは、流動粒子１２を流動化するための流動化ガスの吹き込みの最小流速である最小流動化速度であり、Ｕｏは、流動化ガスの平均断面流速である。
【００５６】
一方、流動層炉１０の停止時、即ち、炉本体２０内への廃棄物１８の挿入を停止したときには、送風部３３は、各風箱３２へ供給する流動化ガスとして空気に不活性ガスを混ぜたものを送風する。そして、送風部３３は、流動化ガスにおける空気と不活性ガスとの比率を不活性ガスが徐々に多くなるようにして炉本体２０内に残っている廃棄物１８が激しく燃えるのを抑制し、炉本体２０内の温度上昇を抑える。
【００５７】
詳しくは、炉本体２０内では、通常の操業時には、酸素濃度が廃棄物１８の燃焼に適した値よりも低い状態で廃棄物１８の燃焼及びガス化等が行われている。この状態で廃棄物１８の炉本体２０内への挿入が停止されると、炉本体２０内における可燃物の量が減少するが、炉本体２０内へは流動層１４を維持するために所定の流量で流動化ガス（空気）が供給されているため炉本体２０内の酸素濃度が高くなる。炉本体２０内の酸素濃度が炉本体２０内に残っている廃棄物１８の燃焼に適した値となると、この廃棄物１８が激しく燃焼して炉本体２０内の温度が通常の操業時よりも上昇する。炉本体２０内がこのような高温状態になると、この熱により流動層１４を形成する流動粒子１２が固まる。このように流動粒子１２が固まると、次に流動層１４を形成しようと流動粒子１２に流動化ガスを吹き込んでも当該流動粒子１２が流動化しない。そこで、送風部３３は、廃棄物１８の炉本体２０内への挿入が停止されたときには、炉本体２０内に吹き込ませる空気に不活性ガスを混ぜ、この不活性ガスの比率を徐々に増やす。これにより、炉本体２０内の酸素濃度が廃棄物１８の燃焼に適した値よりも低く保たれ、その結果、炉本体２０内に残っている廃棄物１８が激しく燃焼することが抑えられる。
【００５８】
さらに、送風部３３は、風箱３２に送風する流動化ガスの温度を調整することができる。送風部３３は、流動層炉１０の運転を開始するときに、高温の流動化ガスを第２の流動領域１６に対応する部位から流動粒子１２に向けて吹き込ませ、廃棄物１８の燃焼やガス化が可能な温度になるまで流動粒子１２の加熱を行う。この場合、流動粒子１２が高温となり廃棄物１８の燃焼が始まると、この燃焼により流動粒子１２の温度が維持されるため、送風部３３は、風箱３２に送風する流動化ガスの温度を下げてもよい。
【００５９】
廃棄物供給部４０は、前壁２４から流動層１４上における前壁２４に隣接する領域に廃棄物１８を供給する部位である。本実施形態の廃棄物供給部４０は、前壁２４（詳しくは、前壁２４の廃棄物挿入口２８）から流動層１４上に廃棄物１８を横向きに押し込み、これにより当該廃棄物１８を第２の流動領域１６側に移動させる部位である。即ち、廃棄物供給部４０は、第１の流動領域１５上に廃棄物１８が滞留し、且つ、その滞留した廃棄物１８が順次第２の流動領域１６内に進入するように、廃棄物１８の押込みを行う。この廃棄物供給部４０は、プッシャ４１と、このプッシャ４１を駆動するための駆動部（図示省略）とを有する。プッシャ４１は、幅方向に延びる押込み面４２を有する。本実施形態では、押込み面４２の幅方向の長さが前壁２４の廃棄物挿入口２８の幅と同じであり、上下方向の長さが廃棄物挿入口２８の開口高さの略半分である。このプッシャ４１は、廃棄物挿入口２８と同じ高さ位置において前後方向に移動可能に設置されている。駆動部は、モータやシリンダ等の動力源を含み、その動力によりプッシャ４１を前後方向に往復移動させる。尚、廃棄物供給部４０の具体的構成は限定されない。例えば、本実施形態の廃棄物供給部４０では、プッシャ４１が廃棄物１８を炉内に押し込むが、スクリュー押し込み機等によって廃棄物１８が炉内に押し込まれてもよい（図８（Ａ）参照）。プッシャ４１やスクリュー押し込み機を利用することで、紙やプラスチックシートのような嵩比重が小さく、飛散しやすいごみを塊で炉本体２０内に供給することができ、従来のように炉の上部から投入する場合に比べ、炉本体２０内でこれらのごみが飛散することを抑制することができる。
【００６０】
砂循環装置５０は、混合物排出口２９から排出された不燃物、炭化物、及び流動粒子１２の混合物から流動粒子１２を分離して炉本体２０内に戻すことにより当該流動粒子１２を循環させる装置である。このように、砂循環装置５０が混合物から高温の流動粒子１２を分離して炉本体２０内に戻すことにより、炉本体２０内において流動層１４を構成する流動粒子１２の量が維持されると共に流動層１４の温度が維持し易くなる。この砂循環装置５０は、混合物排出部５１と、流動粒子分離部５２と、流動粒子搬送部５３とを有する。
【００６１】
混合物排出部５１は、底壁２１の混合物排出口２９の下方に設けられ、この混合物排出口２９から落下してきた不燃物と炭化物と流動粒子１２との混合物を流動粒子分離部５２へ移動させる。本実施形態の混合物排出部５１は、混合物排出口２９から落下してきた混合物をスクリュー押し込み機によって流動粒子分離部５２まで移動させる。流動粒子分離部５２は、混合物排出部５１から送られてきた混合物から流動粒子１２を分離する。本実施形態の流動粒子分離部５２は、ふるいによって混合物から流動粒子１２を分離する。この流動粒子分離部５２は、流動粒子１２を分離した後の混合物を炭化物分離部６１に送出する。流動粒子搬送部５３は、流動粒子分離部５２において分離された流動粒子１２を炉本体２０の砂挿入部２７まで搬送し、当該砂挿入部２７から炉本体２０内に挿入する。
【００６２】
尚、本実施形態の砂循環装置５０は、流動層１４の上方から当該流動層１４の上面に向けて流動粒子１２を投入しているが、これに限定されず、流動層１４中に直接押し込むようにして流動粒子１２を流動層１４に戻してもよい。
【００６３】
炭化物挿入装置６０は、混合物排出口２９から排出された混合物から炭化物を分離して後壁２５側から炉本体２０内に戻す装置である。このように、混合物排出口２９から排出された炭化物を第２の流動領域１６に戻すことによって、炉本体２０外へ不燃物と共に排出された炭化物から可燃性ガスを得ることが可能となる。その結果、当該流動層炉１０に供給される廃棄物１８から効率よく可燃性ガスが得られる。また、炭化物をガス化するときの熱によって第２の流動領域１６の温度を高温に維持することができる。この炭化物挿入装置６０は、炭化物分離部６１と、炭化物搬送部６２とを有する。
【００６４】
炭化物分離部６１は、流動粒子分離部５２から送られてきた混合物から炭化物を分離する。本実施形態の炭化物分離部６１は、流動粒子分離部５２において流動粒子１２が分離された後の混合物から炭化物を分離する。この炭化物分離部６１としては、例えば、振動により混合物から炭化物を分離する比重分離器等が用いられる。炭化物搬送部６２は、炭化物分離部６１において分離された炭化物を炉本体２０の炭化物挿入部６３まで搬送し、当該炭化物挿入部６３から炉本体２０内に挿入する。
【００６５】
以上のように構成される流動層炉１０では、以下のようにして廃棄物１８から可燃性ガスが回収される。
【００６６】
送風部３３が各風箱３２に流動化ガスを供給する。これにより、底壁２１から流動粒子１２に向けて流動化ガスが吹き込まれ、炉本体２０内に流動層１４が形成される。このとき送風部３３は、各風箱３２に送風する流動化ガスの流量を調整することにより、流動層１４において混合物排出口２９側に流動が抑えられた第１の流動領域１５を形成すると共に第１の流動領域１５と後壁２５との間に流動が活発な第２の流動領域１６を形成する。また、送風部３３は、第２の流動領域１６に対応する風箱３２（本実施形態では、例えば、風箱３２ａ，３２ｂ）には高温の流動化ガスを供給することで第２の流動領域１６の流動粒子１２を積極的に加熱する。このとき、底壁２１の上面２１ａの傾斜によって生じる流動層１４の上面２１ａ近傍の第２の領域１６から第１の領域１５への流動粒子１２の移動により、第１の流動領域１５に熱を供給することができる。
【００６７】
このようにして、炉本体２０内に形成した流動層１４の各領域１５，１６の温度がそれぞれ所定の温度（本実施形態では、第２の流動領域１６の温度が６００℃〜８００℃程度、第１の流動領域１５の温度が４００℃〜６００℃程度）になると、廃棄物供給部４０が廃棄物１８を廃棄物挿入口２８から炉本体２０内に押し込み始める。具体的に、駆動部により駆動されたプッシャ４１が後壁２５側へ向けて横向きに廃棄物１８を押し込む。これにより、廃棄物１８は、第１の流動領域１５上の前壁２４と隣接する領域に押し込まれる（図２参照）。
【００６８】
第１の流動領域１５では、流動粒子１２の流動が抑えられているので、押し込まれた廃棄物１８は流動粒子１２と積極的には混合されず、その大部分が第１の流動領域１５上に滞留し、重たい不燃物及び炭化物の一部が沈降する。このように廃棄物１８が滞留することにより、第１の流動領域１５では、廃棄物１８の急激な燃焼が抑えられ、炉本体２０内の熱輻射により廃棄物１８中のガス化し易いものがガス化される。即ち、プラスチックや紙等のガス化し易い廃棄物１８は第１の流動領域１５の表層を移動しながらガス化される。一方、木片などのガス化し難いものは一部がガス化されるものの、大部分がガス化されずに第２の流動領域１６に到達する。ガス化し易い廃棄物１８が激しい流動層（第２の流動領域１６）に到達する前に、第１の流動領域１５において穏やかな条件でガス化し易い廃棄物１８をガス化させることにより、発生する可燃性ガスの変動が抑制される。また、重たい不燃物については第１の流動領域１５で沈降しそのまま混合物排出口２９から排出されるため、不燃物が炉床に滞留しにくい。一方で、木片などのガス化しにくい廃棄物の一部も第１の流動領域１５内を通過して炭化した状態で混合物排出口２９から排出される場合もある。尚、滞留している廃棄物１８は、上記の通り炉本体２０内の温度（フリーボード部の熱）によって燃焼するが、この炉本体２０内の温度が８００〜９００℃と流動層１４を形成する流動粒子１２よりも高いものの、空気との接触が良好ではないため、主に廃棄物１８に含まれる紙やシート状のプラスチック等の燃え易いゴミがガス化する。このとき、温度が低く且つ第１の流動領域１５に供給されている空気（流動化ガス）が少ないので、前記燃え易いゴミであっても、徐々にガス化する。さらに、流動化ガスによる流動粒子１２の流動により、滞留する廃棄物１８の一部が第１の流動領域１５から第２の流動領域１６（図１の右側から左側）へと少しずつ移動し若しくは拡散する。そのため、廃棄物１８が塊状で投入され、その内部に燃え易い紙類があった場合でも、拡散時にこれら紙類が前記塊の表面側に出てくることによってガス化される。このように第１の流動領域１５では、廃棄物１８の急激な燃焼が抑えられ、廃棄物１８挿入時の可燃性ガスの急増が防がれる。
【００６９】
次に、プッシャ４１によって新たな廃棄物１８が廃棄物挿入口２８から炉本体２０内に押し込まれる。これにより、第１の流動領域１５上に滞留している廃棄物１８は、押し込まれた新たな廃棄物１８に押されて順に第２の領域１６側に進入する。第２の流動領域１６では、流動が活発で且つ廃棄物１８の燃焼により高温となるため、第１の流動領域１５上から進入してきた廃棄物１８が流動粒子１２と混合されてガス化が十分に行われ、これにより可燃性ガスが発生する。詳しくは、流動層１４では前壁２４から後壁２５に向って流動状態が徐々に活発となっているので、廃棄物１８は、第１の流動領域１５上の前壁２４と隣接する領域から第２の流動領域１６に進むに従って徐々に流動粒子１２と混合される。また、第１の流動領域１５から第２の流動領域１６に進むにしたがって、吹き込まれる空気（流動化ガス）が多くなるため、廃棄物１８が燃焼して流動粒子１２の温度が高くなる。そして、この高温の第２の流動領域１６において、廃棄物１８が流動粒子１２と十分に混合されることにより、第２の流動領域１６において第１の流動領域１５で燃え残った廃棄物１８のガス化が十分に行われる。
【００７０】
一方、プッシャ４１によって第１の流動領域１５上に新たに押し込まれた廃棄物１８は、前記のように流動粒子１２と殆ど混合されずに第１の流動領域１５上に滞留し、激しい燃焼を抑えられた状態で徐々に燃焼する。
【００７１】
このように、流動層１４に第１の流動領域１５と第２の流動領域１６とが形成された状態で廃棄物１８がプッシャ４１によって次々に押し込まれることにより、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生を抑え、当該ガスの発生を安定させることができる。
【００７２】
第１の流動領域１５において沈降した不燃物及び炭化物は、第１の流動領域１５の下側に設けられた混合物排出口２９から流動粒子１２と共に排出される。また、第２の流動領域１６において沈降した不燃物及び炭化物は、底壁２１の上面２１ａが混合物排出口２９に向って下り勾配で傾斜しているため、これに沿って降下して混合物排出口２９まで移動し、流動粒子１２と共に排出される。そして、砂循環装置５０がこの混合物排出口２９から排出された混合物から流動粒子１２を分離し、これを炉本体２０内に挿入すると共に、炭化物挿入装置６０がこの混合物排出口２９から排出された混合物から炭化物を分離し、これを炉本体２０内に挿入する。具体的に、混合物排出部５１が炉本体２０の混合物排出口２９から落下してきた混合物を流動粒子分離部５２に送り、当該分離部５２において混合物から分離された流動粒子１２を流動粒子搬送部５３が炉本体２０の砂挿入部２７まで搬送する。これにより、炉本体２０内において、流動層１４を形成する流動粒子１２の量が維持される。一方、流動粒子分離部５２は、流動粒子１２が分離された混合物を炭化物分離部６１に送出し、炭化物分離部６１がこの混合物から炭化物を分離する。そして、炭化物搬送部６２が分離された炭化物を炉本体２０の炭化物挿入部６３まで搬送する。これにより、不燃物と共に炉本体２０から排出された炭化物を炉本体２０内に戻してガス化させることができ、その結果、当該流動層炉１０において廃棄物１８から効率よく可燃性ガスを得ることができる。
【００７３】
流動層炉１０が停止されるときには、先ず、プッシャ４１による廃棄物１８の炉本体２０への押し込みが停止される。廃棄物１８の押し込みが停止されると、送風部３３は、各風箱３２へ供給する流動化ガスとして空気に不活性ガスを混ぜたものを送風する。このとき、送風部３３は、時間の経過に伴って流動化ガスにおける空気と不活性ガスとの比率を不活性ガスが徐々に多くなるようにして炉本体２０内の酸素濃度を抑え、流動層１４内に残っている廃棄物１８が激しく燃えるのを抑制する。
【００７４】
尚、本実施形態では、流動層炉１０の停止時に、流動化ガスにおける不活性ガスの比率を大きくすることによって流動層１４に残っている廃棄物１８の激しい燃焼を抑制しているが、流動層１４に水を散布して残っている廃棄物１８の燃焼を防いでもよい。
【００７５】
このように、流動層炉１０では、廃棄物に燃え易いゴミが多く含まれていても、可燃性ガスの間欠的且つ急激な発生を抑え、当該ガスの発生を安定させることができる。具体的には、流動層１４に混合物排出口２９の周囲の第１の領域１５とこの第１の領域１５よりも流動化の度合いの高い第２の流動領域１６とが形成された状態で、新たな廃棄物１８が第１の流動領域１５上に押し込まれ、この新たな廃棄物１８が第１の流動領域１５上に滞留している廃棄物１８を順に第２の流動領域１６側に進入させることが繰り返される。これにより、流動層炉１０では、得られる可燃性ガスの急激な変動を抑えながら廃棄物１８のガス化を十分に行い、廃棄物１８から可燃性ガスを安定して発生させることが可能になる。また、廃棄物１８が投入直後に活発な流動層１４（第２の流動領域１６）に曝されないため、軽量のごみが炉本体２０内に多量に舞い上がり、フリーボード部で急激に燃焼することを抑制することができる。
【００７６】
また、混合物排出口２９の上方に第１の流動領域１５を形成してその上側に廃棄物１８を供給することで、この第１の流動領域１５上に滞留させて廃棄物１８中の燃え易いゴミをゆっくりガス化している間に不燃物や炭化物が炉底まで沈んでも、これらを炉本体２０から容易に排出することができる。しかも、廃棄物１８が第１の流動領域１５から第２の流動領域１６に進入してから不燃物や炭化物が底壁２１に沈んでも、混合物排出口２９に向って低くなるよう傾斜している底壁上面２１ａに沿って不燃物や炭化物が降下するため、これら不燃物及び炭化物も容易に排出することができる。さらに、第２の流動領域１６では流動化ガスが活発に供給されているため、これによっても不燃物及び炭化物の混合物排出口２９に向けての降下が促される。
【００７７】
炉本体２０は、その幅方向の寸法が廃棄物１８の押込み方向について均一な平面形状を有しているから、第１の流動領域１５上の廃棄物１８が廃棄物供給部４０から新たに押し込まれた廃棄物１８に押されて第２の流動領域１６側に進入するときに、廃棄物１８の移動が安定する。
【００７８】
廃棄物供給部４０では、押込み面４２が当該押込み面４２の幅方向全域にわたって同時に廃棄物１８を流動層１４上に押し込むようにプッシャ４１が押込み方向（前後方向）と平行な方向に往復動作し、これが幅方向に均一に廃棄物１８を押し込む。従って、第１の流動領域１５から第２の流動領域１６側への廃棄物１８の移動が幅方向において略均一となり、炉内の一部に廃棄物１８が集中することを防ぐことができる。
【００７９】
尚、本発明の流動層炉及び廃棄物処理方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８０】
上記実施形態の側壁２２は、底壁２１から可燃性ガス排出部２３まで真っ直ぐに立上がっているが、これに限定されない。例えば、図４に示されるように、前壁２４Ａが所定の高さ位置で第１の流動領域１５の上方を覆うように後壁２５側に延びる反射部２２４を具備してもよい。この前壁２４Ａによれば、第１の流動領域１５上に滞留する廃棄物１８が反射部２２４からの輻射熱により加熱され、その結果、第１の流動領域１５上に滞留している廃棄物１８から可燃性ガスを発生させることができる。即ち、第１の流動領域１５上に滞留している廃棄物１８のガス化が促進される。この場合、砂挿入部２７は、前壁２４Ａにおける底壁２１から垂直に立上がっている部位に設けられてもよく、反射部２２４に設けられてもよい。
【００８１】
また、図５に示されるように、後壁２５Ａが所定の高さ位置で第２の流動領域１６の上方を覆うように前壁２４側に延びる案内部２２５を具備してもよい。この案内部２２５は、第２の流動領域１６において廃棄物１８から発生した高温の可燃性ガスが第１の流動領域１５上に滞留する廃棄物１８と接するように当該可燃性ガスを案内し、これにより、当該可燃性ガスを前記第１の流動領域１５上の廃棄物１８の加熱に寄与させる。その結果、特別な加熱手段を付加することなく、当該第１の流動領域１５上に滞留している廃棄物１８のガス化が促進される。この場合、炭化物挿入部６３は、後壁２５における底壁２１から垂直に立上がっている部位に設けられてもよく、案内部２２５に設けられてもよい。
【００８２】
また、図６に示されるように、炉本体２０は、前壁２４Ｂと後壁２５Ｂとが同じ高さ位置で互いに接近する方向に延びる屋根部３２４，３２５をそれぞれ具備してもよい。この前壁２４Ｂ及び後壁２５Ｂによれば、第１の流動領域１５上に滞留する廃棄物１８が前壁２４Ｂの屋根部３２４からの輻射熱によって加熱され、ガス化が促進される。また、炉本体２０Ｂ上端の可燃性ガス排出部２３よりも低い位置において炉本体２０Ｂの前後方向の寸法を小さくすることで、炉本体２０Ｂの小型化を図ることもできる。この場合、砂挿入部２７は、前壁２４Ｂにおける底壁２１から垂直に立上がっている部位に設けられてもよく、屋根部３２４に設けられてもよい。また、炭化物挿入部６３も、後壁２５Ｂにおける底壁２１から垂直に立上がっている部位に設けられてもよく、屋根部３２５に設けられてもよい。
【００８３】
上記実施形態では、炭化物挿入部６３から炉本体２０内へは炭化物のみを挿入しているが、流動粒子１２と共に挿入してもよい。
【００８４】
また、上記実施形態の炭化物挿入装置６０は、混合物から分離した炭化物をそのまま炭化物挿入部６３から炉本体２０内へ挿入するが、分離した炭化物を破砕した後に炉本体２０内へ挿入してもよい。これにより、混合物排出口２９から排出された炭化物が大きな塊状であっても、加熱によりガス化し易い所定の大きさにして炉本体２０内に戻すことができる。
【００８５】
また、底壁２１の上面２１ａは、後壁２５から混合物排出口２９に向けて真っ直ぐに傾斜せずに湾曲していてもよい。
【００８６】
図７に示されるように、第１の流動領域１５の上方に複数の温度計Ｔが配置されると共に、第１の流動領域１５上に空気を供給可能な空気供給部６５が設けられてもよい。かかる構成によれば、第１の流動領域１５上に滞留する廃棄物１８の滞留量を推定してこの滞留量を制御することが可能となる。具体的に、廃棄物１８に埋まった温度計Ｔの指示値が低くなることを利用して、第１の流動領域１５上の廃棄物１８の滞留量を推定する。滞留量が多い場合、即ち、廃棄物１８に埋まる温度計Ｔが多い場合には、空気供給部６５から空気を供給して炉本体２０内の温度を上げる。そうすると、第１の流動領域１５上に滞留している廃棄物１８のガス化が促進され、廃棄物１８の滞留量が減少する。尚、別の方法としては指定した温度計Ｔの温度が閾値以上であれば当該温度計Ｔの位置にはごみが無いと判断し、閾値未満であれば当該温度計Ｔの位置にごみがある（ごみに埋まっている）と判断して空気の量を制御してもよい。
【００８７】
上記実施形態では、送風部３３は、空気や不活性ガスを流動化ガスとして送風するが、炉本体２０内の燃焼状態に応じて、水蒸気や酸素を流動化ガスとして送風するように構成されてもよい。また、流動層炉１０は、側壁２２にガス供給部３０とは別に気体供給部を設け、流動層１４や廃棄物１８の燃焼状況に応じて、前記気体供給部から炉本体２０内に空気や酸素、水蒸気等を供給可能に構成されてもよい。
【００８８】
また、第１の流動領域１５に供給する空気（流動化ガス）として、高温の流動化ガスを供給してもよい。高温の流動化ガスを流すことにより、第２の流動領域１６から伝わる熱のみでは第１の流動領域１５を必要な温度に保てない場合であっても、流動化ガスの供給量を増加させることなく第１の流動領域１５の温度を高く維持することができる。
【００８９】
上記実施形態では、廃棄物挿入口２８を、流動層１４上に滞留する廃棄物１８に対して上下方向において一部重なる高さ位置に設けて、廃棄物挿入口２８から供給される廃棄物１８によって流動層１４上面に滞留する廃棄物を積極的に横方向（第１の流動領域１５側）に移動させる構成としたが、これに限定されない。即ち、流動層炉１０は、流動層１４上における前壁２４に隣接する領域に廃棄物１８を供給できるような構成であればよい。例えば、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、廃棄物挿入口２８が、流動層１４の上面近傍の高さ位置で、且つ流動層１４上に滞留する廃棄物１８の上に新たな廃棄物１８を載せるように挿入する高さ位置に設けられてもよい。この場合、廃棄物挿入口２８は、例えば図８（Ａ）に示されるように、流動層１４上に滞留する廃棄物よりも上方の高さ位置から横向きに新たな廃棄物１８を供給可能に設けられてもよく、図８（Ｂ）に示されるように、流動層１４上に滞留する廃棄物１８の上方から下方向きに新たな廃棄物１８を供給可能に設けられてもよい。このように廃棄物１８が炉本体２０内に供給されても、滞留する廃棄物１８上に新たな廃棄物１８が供給されることで廃棄物１８の山が崩れて拡がることによって第２の流動領域１６側に廃棄物１８が進入する。これにより、流動層炉１０から回収される可燃性ガスの急激な変動を抑えながら廃棄物１８のガス化を十分に行い、その結果、廃棄物１８から可燃性ガスを安定して発生させることができる。
【００９０】
また、上記実施形態において、炉床（底壁２１の上面２１ａ）の混合物排出口２９付近に不燃物が滞留し外部に排出されない場合には、これを外部へ排出するために一定期間のみ第１の流動領域１５でもＵｏ／Ｕｍｆが２以上５未満となる流速で流動化ガスを吹き込ませるようにしてもよい。この場合、第１の流動領域１５において均一に流動化ガスを吹き込むのではなく、炉本体２０の後壁２５側（図１における左側）から前壁２４側（図１における右側）に向けて順々に風箱３２毎に徐々に流動化ガスの供給量を多くすることが好ましい。このような運転により、通常運転時に炉床の混合物排出口２９付近に不燃物が滞留したとしても、当該不燃物を炉本体２０の外へ確実に排出することができる。尚、上記の運転を行うのはごくわずかな時間であるため、後段の設備への影響も最小限に抑えることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１０   流動層炉
１２   流動粒子
１４   流動層
１５   第１の流動領域
１６   第２の流動領域
１８   廃棄物
２０   炉本体
２１   底壁
２１ａ 上面
２２   側壁
２４   前壁（供給側側壁）
２５   後壁（反対側側壁）
２９   混合物排出口
５０   砂循環装置
６０   炭化物挿入装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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