(57)【要約】【課題】ガス化炉の炉下から排出される不燃物を適切に処理し、システム全体から外部に排出される最終処分量を低減させるとともに、操業が安定して行えるガス化溶融方法及び装置を提供すること。【解決手段】可燃物を流動床ガス化炉１０においてガス化し、該ガス化による生成ガスＧ１を溶融炉１１に導入して高温燃焼させ、該生成ガスＧ１中に含まれる灰分を溶融スラグ化し、流動層ガス化炉１０より排出された不燃物Ｂを分別し、該分別した不燃物Ｂから金属類を除去し、金属類が除去された不燃物Ｂを破砕機２１及び粉砕機２４で破砕・粉砕し、該粉砕された不燃物Ｉを粉砕物ホッパー２５に貯留した後に定量的に切り出し流動床ガス化炉１０又は溶融炉１１又は生成ガスを溶融炉１１に導くダクト３７内に供給する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃物をガス化炉においてガス化し、該ガス化による生成ガスを溶融炉に導入して高温燃焼させ、該生成ガス中に含まれる灰分を溶融スラグ化し、
前記ガス化炉より排出された不燃物を分別し、該分別した不燃物から金属類を除去し、
前記金属類が除去された不燃物を粉砕し、該粉砕された不燃物を貯留した後に定量的に切り出し前記ガス化炉又は前記溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給することを特徴とするガス化溶融方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガス化溶融方法において、
前記粉砕された不燃物とともに、前記溶融炉から排出される排ガスから回収された飛灰を前記ガス化炉又は前記溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給することを特徴とするガス化溶融方法。
【請求項３】
可燃物をガス化するガス化炉と、該ガス化炉でガス化された生成ガスを導入して高温燃焼させ該生成ガス中に含まれる灰分を溶融スラグ化する溶融炉と、前記ガス化炉より排出された不燃物を分別するとともに分別した不燃物から金属類を除去する分別・分級手段と、該分別・分級手段で分別され金属類が除去された不燃物を粉砕する粉砕手段と、該粉砕手段で粉砕された不燃物を貯留した後に定量的に切り出し前記ガス化炉又は前記溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給する定量供給手段を具備することを特徴とするガス化溶融装置。
【請求項４】
請求項３に記載のガス化溶融装置において、
前記溶融炉から排出される排ガスから飛灰を回収する飛灰回収手段を設け、
前記粉砕手段で粉砕された不燃物とともに、前記飛灰回収手段で回収された飛灰を前記ガス化炉又は前記溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給する不燃物・飛灰供給手段を設けたことを特徴とするガス化溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物或いはバイオマスといった可燃物をガス化し、生成したガスとチャー（固定炭素）を溶融炉に送り高温で燃焼させて灰を溶融スラグ化するガス化溶融方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ごみや産業廃棄物或いは、バイオマス廃棄物や医療廃棄物等の廃棄物をガス化溶融システムにより、ガス化（熱分解）し、該ガス化された生成ガスとチャー及び灰分を溶融炉に導入し高温燃焼させ、灰分を溶融する方法が用いられている。
【０００３】
従来のガス化溶融システムとしては、例えば特許文献１に開示された流動層ガス化溶融炉がある。この流動層ガス化溶融炉は、流動層の層内温度が比較的低温なので安定的に熱分解ガスを得ることができ、なおかつ熱分解残渣を溶融炉へ供給できることから、旋回溶融炉における燃焼条件の維持、旋回溶融炉内の温度維持を安定的に行うものである。この流動層ガス化溶融炉は、生成ガス中の灰分をごみ等の可燃物の自己熱を利用して溶融し、溶融スラグ化することにより、飛灰の処分量を低減できる技術であることが特徴の一つに挙げられる。
【０００４】
また、ガス化炉が流動床ガス化炉である場合、ガス化炉の炉下から不燃物が流動媒体である砂とともに排出され、振動篩にて砂と分別された後、磁選機で鉄を、アルミ選別機でアルミ等の有価金属をそれぞれ回収し、残った不燃物は残渣として埋立処分されていた。
【０００５】
この埋立処分される不燃物（残渣）の量は、ごみ処理量（被処理物として投入されるごみ総量）に対して重量比で１．５〜５％を占めるまでになっており、これが、ガス化溶融システム全体から外部に排出される最終処分量を低減させる上でのネックとなっていた。
【０００６】
最終処分排出量を低減させるために、不燃物を塊状のまま直接ガス化炉へ戻したとしても、そのまま炉下から排出されて系内（ガス化炉−不燃物排出戻し経路内）を循環するのみで外部へは排出されず、この循環量が徐々に増えてやがてガス化炉の運転不能に至る原因となる。他方、この不燃物を塊状のまま直接溶融炉へ投入すると、塊状の不燃物は溶融炉底部に堆積してスラグの円滑な排出を阻害する恐れがある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−３３２６１４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、ガス化炉の炉下から排出される不燃物を適切に処理し、システム全体から外部に排出される最終処分量を低減させるとともに、操業が安定して行えるガス化溶融方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、可燃物をガス化炉においてガス化し、該ガス化による生成ガスを溶融炉に導入して高温燃焼させ、該生成ガス中に含まれる灰分を溶融スラグ化し、前記ガス化炉より排出された不燃物を分別し、該分別した不燃物から金属類を除去し、前記金属類が除去された不燃物を粉砕し、該粉砕された不燃物を貯留した後に定量的に切り出し前記ガス化炉又は前記溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給することを特徴とするガス化溶融方法にある。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、上記のようにガス化炉より排出された不燃物を分別し、該分別した不燃物から金属類を除去し、金属類が除去された不燃物を粉砕し、該粉砕された不燃物を貯留した後に定量的に切り出しガス化炉又は溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給するので、ガス化炉の炉下から排出される不燃物の多くも粉砕された後、溶融炉内で溶融されスラグ化されるから、ガス化溶融装置全体から外部に排出される最終処分量を低減させることができるとともに、操業が安定して行えるガス化溶融方法となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガス化溶融方法において、粉砕された不燃物とともに、前記溶融炉から排出される排ガスから回収された飛灰を前記ガス化炉又は前記溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、上記のように、粉砕された不燃物とともに、溶融炉から排出される排ガスから回収された飛灰をガス化炉又は溶融炉又は生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給するので、ガス化溶融装置全体のスラグ化率を上昇させることができ、ガス化溶融システム全体から外部に排出される飛灰量をより低減させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、可燃物をガス化するガス化炉と、該ガス化炉でガス化された生成ガスを導入して高温燃焼させ該生成ガス中に含まれる灰分を溶融スラグ化する溶融炉と、前記ガス化炉より排出された不燃物を分別するとともに分別した不燃物から金属類を除去する分別・分級手段と、該分別・分級手段で分別され金属類が除去された不燃物を粉砕する粉砕手段と、該粉砕手段で粉砕された不燃物を貯留した後に定量的に切り出し前記ガス化炉又は前記溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給する定量供給手段を具備することを特徴とするガス化溶融装置にある。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、上記のように、ガス化炉より排出された不燃物を分別するとともに分別した不燃物から金属類を除去する分別・分級手段と、該分別・分級手段で分別され金属類が除去された不燃物を粉砕する粉砕手段と、該粉砕手段で粉砕された不燃物を貯留した後に定量的に切り出しガス化炉又は溶融炉又は生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給する定量供給手段を具備するから、ガス化炉の炉下から排出される不燃物の多くも粉砕された後溶融炉内で溶融されスラグ化されるから、ガス化溶融装置全体から外部に排出される最終処分量を低減させることができるとともに、操業が安定して行えるガス化溶融装置となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のガス化溶融装置において、前記溶融炉から排出される排ガスから飛灰を回収する飛灰回収手段を設け、前記粉砕手段で粉砕された不燃物とともに、前記飛灰回収手段で回収された飛灰を前記ガス化炉又は前記溶融炉又は前記生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給する不燃物・飛灰供給手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、上記のように、溶融炉から排出される排ガスから飛灰を回収する飛灰回収手段を設け、粉砕手段で粉砕された不燃物とともに、飛灰回収手段で回収された飛灰をガス化炉又は溶融炉又は生成ガスを前記溶融炉に導くダクト内に供給するから、ガス化溶融装置全体のスラグ化率を上昇させることができ、ガス化溶融システム全体から外部に排出される飛灰量をより低減させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るガス化溶融方法を実施するガス化溶融装置の構成例を示す図である。図示するように、ガス化溶融装置は流動床ガス化炉１０と、溶融炉１１を具備し、流動床ガス化炉１０は、流動媒体（主に硅砂）が流動する流動層１０ａを具備し、可燃物供給装置１２から炉内に供給されたごみ等の可燃物１３をガス化し、該ガス化により生成された生成ガスＧ１をガス排出口１０ｂから排出するガス化炉である。
【００１８】
また、溶融炉１１は流動床ガス化炉１０から排出された生成ガスＧ１をガス導入口１１ａから炉内に導入し、同じく炉内に導入された空気と混合させ、該生成ガス及びそれに含まれるチャー（固定炭素）を高温燃焼させ、該高温で生成ガス中に含まれる灰分を溶融し溶融スラグＡとし、スラグ排出口１１ｂから系外に排出するとともに、燃焼排ガスＧ２をガス排出口１１ｃから排出する溶融炉である。
【００１９】
流動床ガス化炉１０の炉底から排出される不燃物は該炉底に連通する不燃物排出路１４から流動媒体とともに不燃物排出機１５に排出され、該不燃物排出機１５から流動媒体とともに振動篩１６に供給される。振動篩１６にて不燃物Ｂと流動媒体（砂）Ｃは分離され、不燃物Ｂは磁選機・アルミ選別機１７に供給される。また、流動媒体Ｃは流動媒体搬送コンベヤ（エレベータ）１８に供給され、スクリューフィーダ１９を介して流動床ガス化炉１０の流動層１０ａに戻される。
【００２０】
上記磁選機・アルミ選別機１７では、供給された不燃物Ｂから磁選機で鉄を、アルミ選別機でアルミニウム等の有価金属Ｄを回収して系外に排出するとともに、それ以外の不燃物Ｅを不燃物ホッパー２０に貯留する。該不燃物ホッパー２０に貯留された不燃物Ｅはホッパー底部に設置されたスクリュー式等の切り出し装置（図示せず）により定量的に切り出される。該切り出された不燃物Ｅは、破砕機２１で１０ｍｍ以下程度に粗破砕された後、振動篩２２で下流の粉砕機２４の運転にとって支障となる金属塊Ｆが除去される。破砕機２１を設けないことも可能であるが、粗大な不燃物が金属塊Ｆ側に排出されて最終処分量が増加することを避けるためには設置することが好ましい。
【００２１】
上記破砕機２１で粗破砕され、金属塊Ｆが除去された破砕不燃物Ｈは破砕物ホッパー２３に貯留され、該破砕物ホッパー２３の底部に設置されたスクリュー式等の切り出し装置２３ａにより定量的に切り出される。この切り出された破砕不燃物Ｈはコンベヤにより、粉砕機２４に投入され、該粉砕機２４で粉砕され粉砕不燃物Ｉとなり、気流搬送機構２４ａにより気流搬送されて、粉砕物ホッパー２５に貯留される。ここで粉砕機２４には、ローラーミル、ボールミル等を用いることができる。
【００２２】
溶融炉１１のガス排出口１１ｃから排出された燃焼排ガスＧ２は誘引通風機２９により誘引され廃熱ボイラ２６で熱回収された後、空気予熱機２７、バグフィルタ２８を通って煙突３０から大気中に放出される。廃熱ボイラ２６や空気予熱機２７の底部に堆積した灰Ｊはそれぞれの底部に設けられたスクリューコンベヤ２６ａやスクリューコンベヤ２７ａに切り出され一部はコンベヤライン３４により流動床ガス化炉１０へ供給され、残りはホッパー３２に貯留される。また、バグフィルタ２８で捕捉された燃焼排ガスＧ２中の飛灰Ｋも一部はコンベヤライン３４により流動床ガス化炉１０へ供給され、残りはホッパー３２に貯留される。
【００２３】
なお、ホッパー３２に貯留された灰Ｍは、薬品処理されるべく、系外に排出される。これにより、金属濃縮等の問題を回避できる。
【００２４】
上記粉砕物ホッパー２５に貯留されている粉砕不燃物Ｉは粉砕物ホッパー２５の底部に設置されたロータリーバルブ又はロータリーフィーダ等の切り出し装置２５ａにより定量的に切り出され、該切り出された粉砕不燃物Ｉはコンベヤライン３４に投入される。このコンベヤライン３４は廃熱ボイラ２６や空気予熱機２７からの灰Ｊとバグフィルタ２８からの飛灰Ｋとが混合された飛灰Ｌを、流動床ガス化炉１０に供給するためのコンベヤラインであり、該コンベヤライン３４に粉砕不燃物Ｉを投入することにより、該粉砕不燃物Ｉは飛灰Ｌと混合され流動床ガス化炉１０に供給されることになる。なお、コンベヤライン３４を可燃物供給装置１２に接続し、粉砕不燃物Ｉと飛灰Ｌの混合体を可燃物と一緒に流動床ガス化炉１０内に供給するようにしてもよい。
【００２５】
流動床ガス化炉１０に供給された粉砕不燃物Ｉと飛灰Ｌの混合体は、流動床ガス化炉１０の生成ガスＧ１と混合され、気流搬送により流動床ガス化炉１０から溶融炉１１内に飛散し、該溶融炉１１内において溶融スラグ化され、溶融スラグＡとなり、スラグ排出口１１ｂから系外に排出される。
【００２６】
なお、破砕物ホッパー２３及び粉砕物ホッパー２５からの切り出し量は各切り出し装置２３ａ及び各切り出し装置２５ａの回転数を可変とすることによって、調節することが好ましい。調整可能とすることで、運転状態に応じて適切に各ホッパーからの破砕不燃物Ｈや粉砕不燃物Ｉの切り出し量を変化させることができるからである。
【００２７】
粉砕機２４で粉砕された粉砕不燃物Ｉの粒径は、好ましくは３００μｍ以下となるようにする。これは粉砕不燃物Ｉを流動床ガス化炉１０に投入した後に、該流動床ガス化炉１０内のガス流によって、粉砕不燃物Ｉがガス化炉において生成した生成ガスＧ１とともに溶融炉１１へ適切に飛散するようにするためである。
【００２８】
図２は本発明に係るガス化溶融方法を実施するガス化溶融装置の構成例を示す図である。図２において図１と同じ符号を付した部分は同一部分を示し、同一作用を奏するので、その説明は省略する。
【００２９】
図２に示す構成のガス化溶融装置が図１のガス化溶融装置と異なる点は、粉砕物ホッパー２５の底部に設置された切り出し装置２５ａにより定量的に切り出された粉砕不燃物Ｉが戻し灰を収容するホッパー３２に供給され、灰ホッパー３１に貯留されている飛灰Ｊ及びＫがホッパー３２に投入され、該ホッパー３２内で粉砕不燃物Ｉと飛灰Ｊ及びＫが混合され、ホッパー３２の底部に設置されたロータリーバルブ又はロータリーフィーダ等の切り出し装置により定量的に切り出され、切り出された不燃物Ｉと飛灰Ｊ及びＫの混合体Ｌは送風機３３からの送風により輸送配管３５を通して気流搬送され、溶融炉１１のガス導入口１１ａに設けた吹込みノズル３６から溶融炉１１内に吹込まれるようになっている点である。溶融炉１１内に吹込まれた粉砕不燃物Ｉは炉内で溶融し溶融スラグＡとして回収される点は、図１のガス化溶融装置と同じである。
【００３０】
また、上記例では、不燃物Ｉと飛灰Ｊ及びＫの混合体Ｌをガス導入口１１ａに設けた吹込みノズル３６から供給する例を示したが、溶融炉１１の頂部又は上部側面に設けた吹込みノズルから供給するようにしてもよい。
【００３１】
なお、粉砕不燃物Ｉは摩耗性が高いため、輸送配管３５の特に曲管部は、アルミナライニング管等の耐摩耗性の材料を使うことが好ましい。また、灰ホッパー３１に貯留された灰の一部Ｍは、薬品処理されるべく、系外に排出される。これにより、金属濃縮等の問題を回避できる。
【００３２】
上記実施形態例では、粉砕不燃物Ｉと飛灰Ｊ及びＫを流動床ガス化炉１０又は溶融炉１１に供給する例を示したが、図３に示すように、粉砕物ホッパー２５からの不燃物Ｉと廃熱ボイラ２６や空気予熱機２７からの灰Ｊとバグフィルタ２８からの飛灰Ｋとが混合された飛灰Ｌを搬送するコンベヤライン３４を流動床ガス化炉１０（図示せず）からの生成ガスＧ１を溶融炉１１に導くダクト３７に接続し、該ダクト３７内に不燃物Ｉと飛灰Ｌの混合体を供給するようにしてもよい。また、図４に示すように、ホッパー３２から切り出された不燃物Ｉと飛灰Ｊ及びＫの混合体Ｌを流動床ガス化炉１０（図示せず）からの生成ガスＧ１を溶融炉１１に導くダクト３７内に供給するようにしてもよい。
【００３３】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３５】
請求項１に記載の発明によれば、ガス化炉より排出された不燃物を分別し、該分別した不燃物から金属類を除去し、金属類が除去された不燃物を粉砕し、該粉砕された不燃物を貯留した後に定量的に切り出しガス化炉又は溶融炉又は生成ガスを溶融炉に導くダクト内に供給するから、ガス化炉の炉下から排出される不燃物の多くも溶融スラグ化され、ガス化溶融装置全体から外部に排出される最終処分量を低減させることができるとともに、操業が安定して行えるガス化溶融方法を提供できる。
【００３６】
請求項２に記載の発明によれば、粉砕された不燃物とともに、溶融炉から排出される排ガスから回収された飛灰をガス化炉又は溶融炉又は生成ガスを溶融炉に導くダクト内に供給するから、ガス化溶融装置全体のスラグ化率を上昇させることができ、ガス化溶融システム全体から外部に排出される飛灰量をより低減させることができるガス化溶融方法を提供できる。
【００３７】
請求項３に記載の発明によれば、ガス化炉より排出された不燃物を分別するとともに分別した不燃物から金属類を除去する分別・分級手段と、該分別・分級手段で分別され金属類が除去された不燃物を粉砕する粉砕手段と、該粉砕手段で粉砕された不燃物を貯留した後に定量的に切り出しガス化炉又は溶融炉又は生成ガスを溶融炉に導くダクト内に供給する定量供給手段を具備するから、ガス化炉の炉下から排出される不燃物の多くも溶融スラグ化され、ガス化溶融装置全体から外部に排出される最終処分量を低減させることができるとともに、操業が安定して行えるガス化溶融装置を提供できる。
【００３８】
請求項４に記載の発明によれば、溶融炉から排出される排ガスから飛灰を回収する飛灰回収手段を設け、粉砕手段で粉砕された不燃物とともに、飛灰回収手段で回収された飛灰をガス化炉又は溶融炉又は生成ガスを溶融炉に導くダクト内に供給するから、ガス化溶融装置全体のスラグ化率を上昇させることができ、ガス化溶融システム全体から外部に排出される飛灰量をより低減させることができるガス化溶融装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス化溶融方法を実施するガス化溶融装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係るガス化溶融方法を実施するガス化溶融装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明に係るガス化溶融方法を実施するガス化溶融装置の構成例の一部を示す図である。
【図４】本発明に係るガス化溶融方法を実施するガス化溶融装置の構成例の一部を示す図である。
【符号の説明】
１０            流動床ガス化炉
１１            溶融炉
１２            可燃物供給装置
１３            可燃物
１４            不燃物排出路
１５            不燃物排出機
１６            振動篩
１７            磁選機・アルミ選別機
１８            流動媒体搬送コンベヤ（エレベータ）
１９            スクリューフィーダ
２０            不燃物ホッパー
２１            破砕機
２２            振動篩
２３            破砕物ホッパー
２４            粉砕機
２５            粉砕物ホッパー
２６            廃熱ボイラ
２７            空気予熱機
２８            バグフィルタ
２９            誘引通風機
３０            煙突
３１            灰ホッパー
３２            ホッパー
３３            送風機
３４            コンベヤライン
３５            輸送配管
３６            吹込みノズル
３７            ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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