(57)【要約】【課題】被処理物から生じたガス中に含まれる燃え残り物が、上部に設けた接続管に固着し、接続管を閉塞してしまうことを防止できる被処理物の処理方法を提供する。【解決手段】下部の溶融炉部２において、被処理物に含まれる有機質成分及び無機質成分をガス化及び溶融する。上部の改質炉部３において、溶融炉部２で生じて上昇してくるガスの改質を行う。改質したガスを接続管４を介して次工程へ送る。改質炉部３に酸素を供給することにより、上昇してくるガスを改質炉部３の側壁面５側へ導いて当該側壁面５に沿って上方へ流し、ガスに含まれる燃え残り物を側壁面５に溶融物として付着させ、その溶融物を側壁面５から溶融炉部２に落とす。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物に含まれる有機質成分及び無機質成分を炉内下部の溶融炉部でガス化及び溶融し、この溶融炉部で生じて上昇してくるガスの改質を炉内上部の改質炉部で行い、改質したガスを前記改質炉部の上部に設けた接続管を介して次工程へ送り、前記無機質成分を溶融して炉内下部で回収する被処理物の処理方法であって、
酸素を含む気体を前記改質炉部に供給することにより、前記溶融炉部から上昇してくる前記ガスを前記改質炉部の側壁面側へ導いて当該側壁面に沿って上方へ流し、当該ガスに含まれる燃え残り物を前記側壁面に溶融物として付着させることを特徴とする被処理物の処理方法。
【請求項２】
前記側壁面に付着させた前記溶融物を当該側壁面から前記溶融炉部に落とす請求項１に記載の被処理物の処理方法。
【請求項３】
前記改質炉部の上壁部から当該改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって前記気体を噴出し、当該改質炉部内において、中央部では前記気体による燃焼ガスの下降流を生じさせ、その周囲の側壁部側では前記ガスを含む上昇流を生じさせる請求項１又は２に記載の被処理物の処理方法。
【請求項４】
前記上壁部の複数箇所から前記気体を噴出し、
一の箇所から噴出する気体の噴出方向の延長仮想線は、他の箇所から噴出する気体の噴出方向の延長仮想線と接近する請求項３に記載の被処理物の処理方法。
【請求項５】
前記改質炉部の下寄りの位置にはくびれ部が形成されており、
前記改質炉部の前記くびれ部における横方向の中央部と、前記接続管の入口部の中央部とを結ぶ直線上の領域で、前記噴出方向の延長仮想線同士は接近する請求項４に記載の被処理物の処理方法。
【請求項６】
前記接続管を流れるガスの温度を、前記燃え残り物の融点以上に保持する請求項１〜５のいずれか一項に記載の被処理物の処理方法。
【請求項７】
前記改質炉部の側壁部から酸素を含む気体をさらに供給し、当該側壁部側を加熱する請求項１〜６のいずれか一項に記載の被処理物の処理方法。
【請求項８】
前記改質炉部の上壁部から当該改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって燃料を噴出する請求項１〜７のいずれか一項に記載の被処理物の処理方法。
【請求項９】
前記側壁面に付着した溶融物を、前記溶融炉部へ滴下させる請求項１〜８のいずれか一項に記載の被処理物の処理方法。
【請求項１０】
被処理物に含まれる有機質成分及び無機質成分をガス化及び溶融する下部の溶融炉部と、この溶融炉部で生じて上昇してくるガスの改質を行う上部の改質炉部と、を備えた高温反応炉と、
前記改質炉部の上部に設けられ改質したガスを次工程へ送る接続管と、を有した被処理物の処理装置であって、
前記溶融炉部から上昇してくる燃え残り物を含む前記ガスを、前記改質炉部の側壁面側へ導いて当該側壁面に沿って上方へ流すように、前記改質炉部に酸素を含む気体を供給する供給手段を備えたことを特徴とする被処理物の処理装置。
【請求項１１】
前記供給手段は、前記改質炉部の上壁部に設けられ、当該改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって前記気体を噴出するノズルを有している請求項１０に記載の被処理物の処理装置。
【請求項１２】
前記供給手段は、前記改質炉部の上壁部に設けられ、当該改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって燃料を噴出するノズルを有している請求項１１に記載の被処理物の処理装置。
【請求項１３】
前記供給手段は、複数本の前記ノズルを有しており、
各ノズルの噴出方向の延長仮想線は、他のノズルの噴出方向の延長仮想線と接近するように設定されている請求項１１又は１２に記載の被処理物の処理装置。
【請求項１４】
前記改質炉部は下寄りの位置にくびれ部を有しており、
前記改質炉部の前記くびれ部における横方向の中央部と、前記接続管の入口部の中央部とを結ぶ直線上の領域で、前記ノズルの前記噴出方向の延長仮想線同士は接近するように設定されている請求項１３に記載の被処理物の処理装置。
【請求項１５】
前記改質炉部は、上方に向かって拡径している拡径部を有している請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の被処理物の処理装置。
【請求項１６】
前記改質炉部は、それ以下の部分で横断面積が最も小さいくびれ部を有している請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の被処理物の処理装置。
【請求項１７】
前記改質炉部の側壁部に設けられ、当該側壁部側を加熱するために気体を供給する第二の供給手段を備えている請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の被処理物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被処理物の処理方法及びその処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、廃棄物処理場の不足が問題とされており、また、産業廃棄物及び一般廃棄物の多くは、発生したままの姿で又は事前処理した状態で焼却処理されて減容化され、埋め立て等の最終処分がされている場合が多い。この焼却処理の方法として様々な方法が提案されているが、近年、焼却した際に発生するガス中のダイオキシン類等の有害物質の管理が重要とされている。さらに、リサイクルの観点から廃棄物を焼却処理するのみではなく、廃棄物をガス化溶融し、高温でガスを改質することにより有害物質を分解し、スラグ、メタル、及び燃料ガス或いは化学原料ガスを資源として回収する廃棄物の処理方法が望まれている。
このような処理方法としては、例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に示しているものがある。この処理方法は、まず、廃棄物を圧縮、乾燥、熱分解、炭化する。そして、炭化して得た炭化生成物を高温反応炉に投入し、これを酸素の添加によりガス化、溶融し、資源として、スラグ（無機溶融物）、メタル（金属溶融物）、及び燃料ガス或いは化学原料ガスを得ている。
【０００３】
再資源として燃料ガスを得るために、高温反応炉において、ガス化して生じたガスに酸素を反応させ、その反応熱によりガスの温度を約１２００℃としている。この高温反応炉においてガスを約１２００℃で２秒以上滞留させることにより、そのガス中のタール分、ダイオキシン類は分解され、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２を主成分とする改質ガスに改質される。そして、改質ガスは、高温反応炉の頂部に設けられた接続管を介して、次の工程である急冷工程へと送られ、精製された燃料ガス或いは化学原料ガスとされる。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２６６２６号公報
【特許文献２】特開平６−７９２５２号公報
【特許文献３】特開平８−２５９９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の処理方法では、高温反応炉内で生じたガスに伴って飛来する燃え残り物（無機質成分）は、高温反応炉内においてガスの温度がこの燃え残り物の融点以上であるうちは溶融状態にあるが、このガスが頂部の接続管に達すると、当該接続管における放熱により燃え残り物が接続管の内壁で凝固し、これが付着し堆積して接続管を閉塞してしまうという問題点がある。
すなわち、図７に示しているように、従来の処理方法が行われる処理装置の高温反応炉４０は、廃棄物の投入口より下部にあり被処理物をガス化及び溶融する溶融炉部４１と、上部の改質炉部４２とを有し、１２００℃程度とした改質炉部４２において充分なガスの滞留時間を確保するために、改質炉部４２の下寄りの位置に酸素を供給するためのランス４３が設けられている。
従来この改質炉部４２においては、溶融炉部４１から上昇するガス中の汚染物質（タール分、ダイオキシン類）の改質反応の促進に着目し、酸素とガス中の汚染物質との混合度を高め、乱流状態を強化するために、図８に示しているように、ランス４３の噴出方向を半径方向に傾斜する方向、例えば、周方向に同方向であって内周面に対して一定の角度で傾斜する方向に設定し、酸素を供給している。しかし、このような乱流強化の方法では、改質炉部４２の中央部に強い上昇流（上昇螺旋流）を発生させる。このため、溶融炉部４１の被処理物から流出する燃え残り物は、改質炉部４２の下寄りの位置で高温とされた後に、前記強い上昇流に巻き込まれて真っ直ぐに上昇し、接続管４４へ到達することとなる。このため、高温とされたガスに含まれている燃え残り物の多くが接続管４４へと流れ、接続管４４ではガスの温度が低下し、燃え残り物は接続管４４に付着し凝固しやすくなる。このように付着物が接続管を閉塞すると、高温反応炉を有する処理装置の操業を停止し、付着物を除去する作業が必要となり、廃棄物処理の稼働率が低下してしまうという問題点がある。
【０００６】
この問題点を解消するために、従来では、接続管の内壁を加熱し内壁温度を保持する加熱装置を設けると共に、接続管に付着した付着物を掻き取るための掻き取り装置を配置する構成が提案されている。しかしこの場合、構造が複雑化し設備コストが高くなり、さらに加熱装置や掻き取り装置の補修のために費用と時間を要するという欠点を有している。
また、前記問題点を解消するために、改質炉部４２に供給する酸素の量を増加し、ガスの温度高め、接続管４４を流れるガスの温度を１３００℃以上に上昇させ、接続管４４の付着物を溶融して除去する方法が考えられる。しかし、この場合、改質炉部４２において、ランス４３のある下寄りの部分に設けられている耐火物がさらに高温に曝される。耐火物の高温化は損摩耗量の増加や、熱放散量の増加を引き起こすこととなる。このために、耐火物の寿命が低下し、また、熱放散量が増加することでガスの温度の維持のためにさらなる酸素が必要となり、耐火物の高温化に伴う劣化がさらに進むおそれがある。
【０００７】
そこで、この発明は、被処理物から生じたガス中に含まれる燃え残り物が、上部に設けた接続管に固着し、接続管を閉塞してしまうことを防止できる被処理物の処理方法及びその処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するためのこの発明は、被処理物に含まれる有機質成分及び無機質成分を炉内下部の溶融炉部でガス化及び溶融し、この溶融炉部で生じて上昇してくるガスの改質を上部の改質炉部で行い、改質したガスを前記改質炉部の上部に設けた接続管を介して次工程へ送り、前記無機質成分を溶融して炉内下部で回収する被処理物の処理方法であって、酸素を含む気体を前記改質炉部に供給することにより、前記溶融炉部から上昇してくる前記ガスを前記改質炉部の側壁面側へ導いて当該側壁面に沿って上方へ流し、当該ガスに含まれる燃え残り物を前記側壁面に溶融物として付着させる。
【０００９】
この被処理物の処理方法によれば、溶融炉部から改質炉部へと上昇する燃え残り物を含むガスを、改質炉部の側壁面側へ導いて当該側壁面に沿って流すことで、ガスに含まれる燃え残り物を当該側壁面に接触させ溶融物として付着させる。これにより、ガスに含まれる燃え残り物が改質炉部の上部に設けた接続管に到達することを抑制し、接続管に燃え残り物が固着し、接続管を閉塞することを防止できる
【００１０】
また、この処理方法において、前記側壁面に付着させた前記溶融物を当該側壁面から前記溶融炉部に落とすのが好ましい。これにより、溶融物を溶融炉部で回収することができる。
【００１１】
また、この処理方法において、前記改質炉部の上壁部から当該改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって前記気体を噴出し、当該改質炉部内において、中央部では前記気体による燃焼ガス（気体により生成された燃焼ガス）の下降流を生じさせ、その周囲の側壁部側では前記ガスを含む上昇流を生じさせるのが好ましい。このように、改質炉部の上壁部から改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって気体を噴出することで、この気体による燃焼ガスの流れ（下降流）により、溶融炉部からガスに含まれて上昇して流れる燃え残り物を改質炉部の側壁面側へ導いて流し、側壁部側で上昇流を生じさせることができる。これにより、ガスに含まれる燃え残り物を側壁面に効率よく接触させ溶融物として付着させることができる。
【００１２】
この場合において、前記上壁部の複数箇所から前記気体を噴出し、一の箇所から噴出する気体の噴出方向の延長仮想線は、他の箇所から噴出する気体の噴出方向の延長仮想線と接近するのが好ましい。
これにより、上壁部から噴出する気体を、改質炉部の横方向の中央部でかつ改質炉部の下寄りの位置において、接近させるようにして噴出することができ、安定した下降流を形成することができる。さらに、接近させた両延長仮想線を交差させてもよい。
【００１３】
さらに、前記改質炉部の下寄りの位置にはくびれ部が形成されており、前記改質炉部の前記くびれ部における横方向の中央部と、前記接続管の入口部の中央部とを結ぶ直線上の領域で、前記噴出方向の延長仮想線同士は接近するのが好ましい。
これにより、ガスに含まれる燃え残り物の流れをくびれ部に限定する（狭める）ことができ、このくびれ部から上昇するガスと燃え残り物に対して、気体による燃焼ガスを当てることができる。これにより、くびれ部から上昇するガスを効率よく改質炉部の側壁面側へ導くことができる。
【００１４】
また、前記処理方法において、前記接続管を流れるガスの温度を、前記燃え残り物の融点以上に保持するのが好ましい。これにより、接続管を流れるガスに燃え残り物がまだ含まれていても、その燃え残り物が接続管に固着することを防止できる。
【００１５】
また、前記処理方法において、前記改質炉部の側壁部から酸素を含む気体をさらに供給し、当該側壁部側を加熱するのが好ましい。これにより、側壁面に沿って流れるガス中に含まれる燃え残り物を溶融し、改質炉部の側壁部に付着した溶融物の粘性を低下させ、自重によって下部へ流すことができ、側壁部濡れ壁面の更新性を高め、溶融物を側壁面に効率よく付着させることができる。
【００１６】
また、前記処理方法において、前記改質炉部の上壁部から当該改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって燃料を噴出してもよい。この場合、燃料の燃焼によりガスを熱し、中央部において燃焼ガスの温度が高い下降流とすることができ、燃え残り物を溶融し、これを側壁面に効率よく付着させることができる。
また、前記処理方法において、前記側壁面に付着した溶融物を、前記溶融炉部へ滴下させるのが好ましい。これにより、下方に被処理物の投入口がある場合に、溶融物によってその投入口が閉塞されてしまうことを防止することができ、側壁面に付着した溶融物を迅速に溶融炉部に集めることができる。
【００１７】
また、前記目的を達成するためのこの発明は、被処理物に含まれる有機質成分及び無機質成分をガス化及び溶融する下部の溶融炉部と、この溶融炉部で生じて上昇してくるガスの改質を行う上部の改質炉部とを備えた高温反応炉と、前記改質炉部の上部に設けられ改質したガスを次工程へ送る接続管とを有した被処理物の処理装置であって、前記溶融炉部から上昇してくる燃え残り物を含む前記ガスを、前記改質炉部の側壁面側へ導いて当該側壁面に沿って上方へ流すように、前記改質炉部に酸素を含む気体を供給する供給手段を備えたものである。
【００１８】
この被処理物の処理装置によれば、供給手段が酸素を含む気体を改質炉部へ供給することによって、溶融炉部から改質炉部へと上昇してくる燃え残り物を含むガスを、改質炉部の側壁面側へ導くことができる。そして、このガスをその側壁面に沿って流すことで、ガスに含まれる燃え残り物を側壁面に接触させ溶融物として付着させることができる。したがって、ガスに含まれる燃え残り物が改質炉部の上部に設けた接続管に到達することを抑制し、接続管に燃え残り物が固着し、接続管を閉塞することを防止できる。
【００１９】
また、前記処理装置において、前記供給手段は、前記改質炉部の上壁部に設けられ、当該改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって前記気体を噴出するノズルを有しているのが好ましい。これにより、ノズルが、改質炉部の上壁部から改質炉の横方向の中央部に下方へ向かって気体を噴出することで、この気体の流れにより、溶融炉部から上昇してくるガスを改質炉部の側壁面側へ導いて流すことができる。
【００２０】
また、前記処理装置において、前記供給手段は、前記改質炉部の上壁部に設けられ、当該改質炉部の横方向の中央部に下方へ向かって燃料を噴出するノズルを有しているのが好ましい。これにより、ノズルからの燃料の燃焼によりガスを熱し、ガスの温度を高めることができる。
【００２１】
また、前記処理装置において、前記供給手段は、複数本の前記ノズルを有しており、各ノズルの噴出方向の延長仮想線は、他のノズルの噴出方向の延長仮想線と接近するように設定されているのが好ましい。これにより、各ノズルから噴出される気体や燃料を、改質炉部の横方向の中央部でかつ改質炉部の下寄りの位置において、接近させるようにして噴出することができ、安定した下降流を形成することができる。さらに、接近させた両延長仮想線を交差させるようにノズルを配置してもよい。
【００２２】
さらに、前記改質炉部は下寄りの位置にくびれ部を有しており、前記改質炉部の前記くびれ部における横方向の中央部と、前記接続管の入口部の中央部とを結ぶ直線上の領域で、前記ノズルの前記噴出方向の延長仮想線同士は接近するように設定されているのが好ましい。これにより、ガスに含まれる燃え残り物の流れをくびれ部に限定する（狭める）ことができ、このくびれ部から上昇するガスと燃え残り物に対して、ノズルからの気体や燃料による燃焼ガスを当てることができる。これにより、くびれ部から上昇するガスを効率よく改質炉部の側壁面側へ導くことができる。
【００２３】
また、前記処理装置において、前記改質炉部は、上方に向かって拡径している拡径部を有しているのが好ましい。これにより、拡径部において、溶融炉部から改質炉部へと上昇してくる燃え残り物を含むガスに渦流が生じる。このため、拡径部は側壁面側の方向へのガスの流れを生じさせることができる。さらに、渦流はガスを拡径部に滞留させることができ、当該ガスに含まれる燃え残り物を拡径部及びその近傍の側壁面に効率よく付着させることができる。
【００２４】
また、前記処理装置において、前記改質炉部は、それ以下の部分で横断面積が最も小さいくびれ部を有しているのが好ましい。これにより、改質炉部の側壁面に付着した溶融物をくびれ部から溶融炉部へ滴下させることができ、溶融物を迅速に溶融炉部に集めることができる。
【００２５】
また、前記処理装置において、前記改質炉部の側壁部に設けられ、当該側壁部側を加熱するために気体を供給する第二の供給手段を備えているのが好ましい。これにより、側壁面に沿って流れるガス中に含まれる燃え残り物を溶融し、改質炉部の側壁部に付着した溶融物の粘性を低下させ、自重によって下部へ流すことができ、側壁部濡れ壁面の更新性を高め、溶融物を側壁面に効率よく付着させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、溶融炉部から改質炉部へと上昇してくるガスに含まれる燃え残り物を、改質炉部の側壁面に溶融物として付着させることができるため、ガスに含まれる燃え残り物が改質炉部の上部に設けた接続管に到達することを抑制し、接続管に燃え残り物が固着し、接続管を閉塞してしまうことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１はこの発明の被処理物の処理装置の概略を示す説明図である。この処理装置は、塵芥収集車が収集した被処理物（廃棄物）を受け入れる受け入れ設備３１と、この受け入れ設備３１から送られた被処理物に前処理を施す前処理設備３２と、前処理を終えた被処理物をガス化及び溶融する高温反応炉１を有したガス化炉設備３３と、このガス化炉設備３３で生じたガスを急冷し、さらに微量の不純物を除去するガス精製設備３４と、このガス精製設備３４からのガスを用いて発電する発電設備３５と、前記ガス化炉設備３３で溶融して得たスラグやメタルを分別回収するスラグメタル設備３６とを備えている。
【００２８】
前処理設備３２は被処理物をガス化及び乾燥させる。被処理物は例えば６００℃程度に加熱され、被処理物に含まれる熱的に不安定な物質（例えばプラスチック）は熱分解されてガス化され、カーボン化した状態で、投入口１２から高温反応炉１内へ順次押し出される。
【００２９】
図２はガス化炉設備３３の高温反応炉１を示している説明図である。高温反応炉１は直立した円筒状であり、被処理物が投入される投入口１２から下にある炉内下部の溶融炉部２と、当該投入口１２よりも上にある炉内上部の改質炉部３とを有している。溶融炉部２の中心部は、酸素ランス１３から吹き込まれた酸素と溶融炉部２中に存在する炭化物との反応熱（Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２）により高温となり、炭化物は２０００℃程度の高温に熱せられる。無機質成分はこの高温度下で溶融し、灰分を主成分とする溶融スラグと、金属を主成分とする溶融メタルとなる。そして、この溶融炉部２の中心部で生じたガス（ＣＯ２）は、溶融炉部２の上部に堆積している被処理物に含まれている有機質成分の熱分解ガス化に熱が消費されて９００℃程度に低温下し、燃え残り物を同伴し、前処理設備３２で生じたガスと混合した混合ガスとなり、混合ガスは上部の改質炉部３へと流出する（上昇する）。このガスに同伴する燃え残り物は、主に無機質成分の不燃物（灰分）であり、有機質成分の可燃物（不完全燃焼物）も含む。
【００３０】
改質炉部３の頂部（出口部）では、ノズル８ａ，８ｃ（以下、ランス８ａ，８ｃとして説明する）からの酸素の供給によって１２００℃程度に熱せられ、その温度に保持されている。改質炉部３はフリーボード（自由ガス空間）とも呼ばれている。改質炉部３は、ランス８ａ，８ｃから吹き込まれた酸素と改質炉部３中のガス（前記混合ガス）との反応熱により高温となる。そして、混合ガスに含まれている可燃物をさらに熱分解しガス化する。さらに、改質炉部３は溶融炉部２で生じて上昇してくる混合ガスの改質を行う。改質炉部３は、混合ガスを所定の温度で所定時間以上熱することにより改質し、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２を主成分とする改質ガスとすることができる。例えば、改質炉部３の頂部において混合ガスを１２００℃として、所定の時間（例えば２秒）滞留させることで、混合ガス中のダイオキシン類やタール等の有害物質を熱分解して改質ガスとすることができる。そして、改質ガスは、改質炉部３の上部に設けられた接続管４を介して、次工程であるガス精製を行うためのガス精製設備３４（図１参照）に送られる。
【００３１】
また、ガス化炉設備３３は、前記高温反応炉１と下部において連続している均質化炉２１を有している。均質化炉２１はバーナ１４によって熱せられ、約１６００℃程度に保持されている。そして、灰分等を主成分とする溶融スラグと、金属を主成分とする溶融メタルとを、溶融状態に維持しつつ、互いに分離させた状態（均質化させた状態）で貯留できる。そして、この均質化炉２１は前記スラグメタル設備３６（図１参照）と連続しており、スラグメタル設備３６が回収したスラグが例えばコンクリート骨材に利用され、メタルは金属原料に利用される。
【００３２】
そして、この処理装置は、改質炉部３に酸素を含む気体を供給する供給手段６を備えている。この供給手段６は、改質炉部３の上壁部７に設けられた前記ランス８ａ（第一のランス８ａ）を複数本（例えば３本）有している。これらランス８ａは、改質炉部３の横方向の中央部９に下方へ向かって酸素を噴出する構成である。これらランス８ａは上壁部７に周方向で間隔を有して配設されている。
【００３３】
そして、改質炉部３の上壁部７、つまり改質炉部３の天井部から改質炉部３の横方向の中央部９に下方へ向かってランス８ａが酸素を噴出し、改質炉部３中のガス（水素、一酸化炭素）を燃焼し、燃焼ガスを主体とする高温のジェット流れを形成し（中央部９に下方へ向かう流れ）、当該改質炉部３内において、中央部９では噴出した酸素による下降流（矢印Ａ）を生じさせ、その周囲の側壁部側１９では混合ガスによる上昇流（矢印Ｂ）を生じさせている。このように、ランス８ａが、改質炉部３の上壁部７から改質炉部３の中央部９に下方へ向かって酸素を噴出し、これにより生ずる高温の燃焼ガスの下降流は、溶融炉部２から上昇してくる燃え残り物がそのまま上昇することを抑制し、燃え残り物は混合ガスと混ざり合い、この混合ガスをより高温として、改質炉部３の側壁面５側へ導いて流すことができる。そして、溶融炉部２から上昇し側壁面５側へ導かれた混合ガスは、側壁面５に沿って上方へ流れることができ、高温の混合ガスに含まれる燃え残り物は溶融物となり、改質炉部３の下部における側壁面５に、溶融物として接触させ付着させることができる。すなわち、混合ガスに含まれる燃え残り物が側壁面５を溶融物として被覆することで、当該燃え残り物は側壁面５に捕捉される。
【００３４】
また、第一のランス８ａは、接続管４の入口を囲むように周方向で複数設けられている。そして、各第一のランス８ａによる酸素の噴出方向は、鉛直線（改質炉部３の鉛直方向中心線）に対して傾斜した方向であり、各第一のランス８ａによる酸素の噴出方向に向かう延長仮想線は、他のランス８ａの噴出方向の延長仮想線と接近するように設定されている。さらには、接近した延長仮想線同士が交差するように第一のランス８ａを配置してもよい。また、後に詳しく説明するが、改質炉部３は下寄りの位置にくびれ部１１を有しており、このくびれ部１１における横方向の中央部と、接続管４の入口部の中央部とを結ぶ直線上の領域で、第一のランス８ａの噴出方向同士は接近し、さらに交差するように設定されているのが好ましい。さらに、その接近部分（交差部分）は、くびれ部１１（拡径部１０）の上方近傍の領域にある。これにより、複数のランス８ａの噴出方向は焦点を結ぶ構成となり、安定した下降流を形成することができる。
【００３５】
また、第一のランス８ａは、２本〜６本とするのが好ましい。１本では、酸素の変動に対して焦点を結ぶことができず、７本以上では、ガス流速が平均化して充分な下降流を確保することが困難となるおそれがある。
【００３６】
また、前記供給手段６は液状又はガス状の燃料を噴出するノズル８ｂ（以下、ランス８ｂとして説明する）を有している。ランス８ｂも改質炉部３の上壁部７に設けられている。このランス８ｂの噴出方向は、前記第一のランス８ａと同様であり、改質炉部３の中央部９に下方へ向かう方向である。さらに、各ランス８ｂによる燃料の噴出方向の延長仮想線は、他のランス８ｂの噴出方向の延長仮想線と接近、さらには交差するように設定されており、このランス８ｂを第一のランス８ａと共に設けた場合、これら燃料と酸素の噴出方向の延長仮想線は接近し、交差する。このように、ランス８ｂによって、改質炉部３の上壁部７から当該改質炉部３の中央部９に下方へ向かって燃料を噴出することで、燃料が燃焼し高温ガスジェットを形成し、混合ガスを熱し、混合ガスの温度を高め、燃え残り物を溶融し、これを側壁面５に効率よく付着させることができる。
【００３７】
改質炉部３は、上壁部７と連続し上下方向に直線的な側壁部１７ａからなる筒状の本体部１７と、この本体部１７よりも横断面積が小さくなる筒状のくびれ部（縮径部）１１とを有している。このくびれ部１１は、改質炉部３の下方寄りの位置に設けられており、かつ、投入口１２の上位置にある。これにより、改質炉部３は上方に向かって拡径している拡径部１０を有することとなる。すなわち、くびれ部１１と本体部１７との間が拡径部１０であり、拡径部１０はテーパー形状である。この拡径部１０により、溶融炉部２から改質炉部３へと上昇してくる燃え残り物を含む混合ガスに、拡径部１０において、渦流ｅが生じる。この渦流ｅにより、混合ガスに側壁面５側の方向への流れを生じさせることができる。したがって、溶融炉部２から改質炉部３へと高温反応炉１の内周面寄りに沿って上昇してきた混合ガスについても、拡径部１０において、側壁面５側への流れを生じさせることができる。
【００３８】
また、改質炉部３には第二の供給手段として、第二のノズル８ｃ（以下、ランス８ｃとして説明する）が複数設けられている。このランス８ｃは、前記側壁部１７ａのうち、改質炉部３の拡径部１０の上方近傍位置に取り付けられている。ランス８ｃを複数本設けることにより、１本当りの供給量、酸素の流速を、第一のランス８ａよりも小さくすることができる。例えば、第二ランス８ｃは上下に二段で設けられており、例えば、各段につき周方向等間隔で４本設けられ、合計で８本配設されている。
また、このランス８ｃからの酸素の噴出方向は、すべてについて、側壁部１７ａの側壁面５に対して直交であり、傾斜していない。つまり、噴出方向は半径方向である。さらに、ランス８ｃは噴出方向が相互で対向するように設定されているのが好ましい。これにより、ランス８ｃから気体を供給することによってその燃焼ガスにより、側壁部１７ａ側、つまり、側壁面５及びその近傍の領域を加熱することができる。
【００３９】
なお、図７と図８のような従来の改質炉部では、溶融炉部４１から上昇するガス中の汚染物質の改質反応の促進に着目し、酸素とガス中の汚染物質との混合度を高め、乱流状態を強化するために、ランス４３の噴出方向を半径方向に傾斜する方向、例えば周方向に同方向であって内周面に対して一定の角度で傾斜する方向に設定し、酸素を供給している。このような乱流強化の方法では、改質炉部４２の中央部に強い上昇流を発生させ、溶融炉部４１の被処理物から流出する燃え残り物は、改質炉部４２の下寄りの位置で高温とされた後に、前記強い上昇流に巻き込まれ真っ直ぐに上昇し、接続管４４へ到達することとなる。このため、ガスに含まれている燃え残り物の多くが、接続管４４へと流れ、当該接続管４４ではガスの温度が低下し、燃え残り物は接続管４４に付着し凝固しやすくなる。このように付着物が接続管を閉塞すると、高温反応炉を有する処理装置の操業を停止し、付着物を除去する作業が必要となり、その結果、被処理物の処理の稼働率が低下してしまうという問題点がある。しかし、本発明の前記実施形態によれば、この問題点を解消することができる。
【００４０】
この第二のランス８ｃから酸素を含む気体をさらに供給することで、このランス８ｃが設けられている改質炉部３の高さ位置において、側壁部１７ａ側を中央部９よりも高温としている。このように、拡径部１０の上方近傍位置にあるランス８ｃが改質炉部３の側壁部１７ａから酸素を含む気体を供給し、側壁部１７ａ側での温度を中央部９よりも高めることで、側壁面５に沿って上方へ流れる混合ガス中に含まれる燃え残り物を溶融状態とし、改質炉部３の側壁部１７ａに付着した溶融物の粘性を低下させ、自重により溶融物を流下させることができ、側壁部濡れ壁面の更新性を高め、溶融物を側壁面５に効率よく付着させることができる。さらに、拡径部１０において渦流ｅによって混合ガスを当該拡径部１０の上方近傍位置に滞留させることができるため、滞留する混合ガスに含まれる燃え残り物を拡径部１０及びその近傍の側壁面５に、溶融物として効率よく付着させることができる。
【００４１】
改質炉部３内へ酸素を第一のランス８ａ及び第二のランス８ｃが供給しているが、第一のランス８ａからの供給量を、改質炉部３へ供給する酸素全体の内の４０％以上で８０％以下とし、その残りを第二のランス８ｃからの供給量とするのが好ましい。４０％未満では、上部からの燃焼ガスが不足し、燃え残り物がそのまま上昇することを抑制する下降流を形成することが難しくなり、また、８０％を越えると、側部において高温が得られにくくなり、燃え残り物を溶融物として安定して流下させることが困難となるおそれがある。
特に、第一のランス８ａからの供給量を全体の内の６０％とし、第二のランス８ｃからの供給量を全体の内の４０％とするのが好ましい。以上のように、溶融炉部２から上向きへ流れてくる混合ガスに対して、その反対向きである下向きの流れを第一のランス８ａから噴出した酸素により与えることで、溶融炉部２から上昇してくる混合ガスの流れを側壁面５方向の流れに転じることができ、改質炉部３内において、中央部９が下降流で側壁部側１９が上昇流となる大きな環流を生じさせることができる。
【００４２】
そして、この高温反応炉１は、側壁面５に付着した溶融物を溶融炉部２へ滴下して移送することができる。具体的には、改質炉部３が前記くびれ部１１を有しており、このくびれ部１１が、当該くびれ部１１以下の部分において横断面積（直径ｄ）を最も小さくした構造（くびれ部１１以下の部分の直径をＤとしたとき、Ｄ＞ｄ）であることにより、これが可能となる。すなわち、側壁面５に付着した溶融物は、それ自身の自重によって側壁面５に沿って下方へ流れ、拡径部１０を経てくびれ部１１に達し、くびれ部１１の側壁面１５の下端部から溶融炉部２へと滴下する。この際、溶融物はくびれ部１１よりも下位置にあり拡径している側壁面２５に沿わないで、溶融炉部２へと滴下する。このように、側壁面５に付着した溶融物はくびれ部１１から溶融炉部２へ滴下することができ、くびれ部１１の下方位置にある投入口１２に溶融物が付着して投入口１２を閉塞することを防止し、溶融物を迅速に溶融炉部２に集めることができる。なお、図２に示しているように、側壁面５に付着した溶融物は、くびれ部１１の側壁面１５の下端から垂れ下がった状態となり、その垂れ下がった部分の下端から滴下する。
【００４３】
また、このくびれ部１１により高温反応炉１は鼓形の形状となる。溶融炉部２及び改質炉部３は略円柱形状である。そして、くびれ部１１の側壁面１５（内周面）と、溶融炉部２の側壁面２５との段差は１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下に設定することができ、段差を２００ｍｍとするのが好ましい。
【００４４】
このように、高温反応炉１（改質炉部３）をくびれ部１１を有した鼓形とすることにより、溶融炉部２からチャンネリング等の偏流により投げ出される燃え残り物の流路を、くびれ部１１の開口部で限定する（狭める）ことができる。つまり、燃え残り物は改質炉部３内において中央部に流路が限定されることとなり、この燃え残り物に対して、第一のランス８ａによる上方からの高温の燃焼ガスの下降流を効率よく当てることができ、燃え残り物がそのまま上昇することを抑制し、燃え残り物を含むガスを側壁面５に沿って流すことができる。
【００４５】
以上の形態の処理装置によって行われる被処理物の処理方法は、図１の前処理設備３２において、被処理物は必要に応じて熱的な予備処理、圧縮がされ、投入口１２から高温反応炉１内へ投入される。そして、図２において、溶融炉部２で被処理物に含まれる無機質成分を溶融して炉内下部で回収するとともに、当該溶融炉部２で生じたガスを改質炉部３で改質し、改質した改質ガスを接続管４を介して次のガス精製工程へ送り、これを発電のために利用する。そして、この処理方法では、改質炉部３の天井に設けたランス８ａによって酸素を下方の中央部９に向けて噴出することにより、溶融炉部２から上昇してくる混合ガスを改質炉部３の側壁面５側へ導いて当該側壁面５に沿って上方へ流し、混合ガスに含まれる燃え残り物を側壁面５に溶融物として付着させ、その溶融物を側壁面５から溶融炉部２に落とすことによって行われる。
【００４６】
なお、従来の処理装置では、図７に示しているように、混合ガス及び改質ガスの大部分が改質炉部４２の中央部を通って、燃え残り物を含んだまま上部の接続管４４に到達していた。しかし、この発明の被処理物の処理装置、及びその処理方法によれば、図２に示しているように、混合ガス及び改質ガスの大部分が改質炉部３の側壁面５の近傍を通り、このガスに含まれている燃え残り物を側壁面５で効率よく捕捉することができる。したがって、混合ガスに含まれていた燃え残り物が接続管４に到達することを抑制し、接続管４に燃え残り物が固着し、接続管４を閉塞してしまうことを防止できる。
【００４７】
さらに、この処理装置では、接続管４を流れる改質ガスの温度を燃え残り物（無機質成分）の融点以上に保持している。これは、改質炉部３の上壁部７にランス８ａを設けていることで可能となる。すなわち、上壁部７にあるランス８ａから酸素を供給することで、改質炉部３の上部は、より高温に熱せられ、改質炉部３の上部まで側壁面５に沿って上昇してきた改質ガスを、燃え残り物の融点以上の温度に熱することができるためである。これにより、改質ガスは、燃え残り物の融点以上の温度が維持されたまま、改質炉部３の上部から接続管４を通過して流れることができる。例えば、改質炉部３の上部における改質ガスの温度を１２００℃以上とでき、接続管４を流れる改質ガスに燃え残り物がまだ含まれていても、このガスの温度により、燃え残り物が接続管４に固着することを防止できる。
【００４８】
また、ランス８ａからの酸素の噴出により生じるジェット炎、及びランス８ｃからの酸素の噴出により生じるジェット炎を、改質炉部３の上壁部７、側壁部１７ａ、及びくびれ部１１に直接吹き付けることがないように、ランス８ａ及びランス８ｃからの酸素の噴出量、噴出速度、噴出方向が設定されている。これにより、改質炉部３の内張部材（断熱耐火材）として設けた耐火物の熱損傷を防止することができる。
【００４９】
図３はこの発明の処理装置の一部を説明する説明図であり、図２のくびれ部１１の変形例である。図２のくびれ部１１は、改質炉部３の側壁部１７ａの一部が屈曲している構成であるが、図３のくびれ部１１は、改質炉部３の上下方向に真っ直ぐな側壁部１７ａの一部に耐火物２６を他よりも厚く設け、厚く設けた耐火物２６を中心部に向かって突出させた構成である。これにより、改質炉部３の内面が段付き形状となる。この耐火物２６は環状に連続して設けられており、この耐火物２６が設けられた部分において横断面積が、その上部及び下部よりも小さい。これにより、側壁面５に付着した溶融物は、それ自身の自重によって側壁面５から耐火物２６の内周面２６ａに沿って下方へ流れ、その内周面２６ａの下端部から、溶融物は、くびれ部１１より下位置にある側壁面２５に沿わないで、図外の下部の溶融炉部へと滴下する。
【００５０】
図４はくびれ部１１のさらに別の変形例を説明する説明図である。このくびれ部１１は、側壁面５に固着している固着物２８からなる。すなわち、改質炉部３の側壁部１７ａに冷却手段２７を設け、この冷却手段２７が側壁部１７ａの一部を冷却し、その部位において側壁面５を流れ落ちてくる溶融物の一部を固化し、側壁面５に固着させている。このように冷却手段２７により、側壁面５の一部に周状の固着物２８を形成し、この固着物２８の内周面２８ａに沿って溶融状態にある溶融物を流す。これにより、側壁面５に付着した溶融物は、それ自身の自重によって側壁面５から、固着物２８の内周面２８ａに沿って下方へ流れ、固着物２８の内周面２８ａの下部から、溶融物は、当該固着物２８よりも下位置にある側壁面２５に沿わないで、図外の下部の溶融炉部へと滴下する。
【００５１】
そして、各実施の形態において、図２において、くびれ部１１から滴下した溶融物は溶融炉部３に落下し、溶融炉部３で溶融されている溶融物と共に、均質化炉２１を経てスラグメタル設備３６へ移送される。また、改質炉部３で改質された改質ガスは、図１に示しているように、上部の接続管４を経てガス精製設備３４へ送られ、精製され燃料ガスとなり、発電設備３５に利用される。
【００５２】
図５は、この発明の処理装置、つまり図１に示している処理装置（実施例）により被処理物を処理した場合における、被処理物の処理量と改質炉部３の上部にある接続管４の差圧とを示しているグラフである。また、図６は、従来の処理装置（従来例）により被処理物を処理した場合を示している。これら処理装置において、被処理物としては建設廃材可燃物である。そして、ランス８ａ，８ｃ（４３）からの酸素の供給によって、接続管４（４４）内の温度は１２００℃に保たれている。接続管４（４４）の燃え残り物による詰まり状況を把握するために、接続管４（４４）の入口と出口との間の差圧を計測する差圧計を設けた。
【００５３】
実施例において、溶融炉部２の直径は２０００ｍｍであり、改質炉部３の直径は２８００ｍｍであり、くびれ部１１の直径は１６００ｍｍである。改質炉部３の上壁部７に、３本の第一のランス８ａが等間隔に設けられており、第二のランス８ｃは上下二段構成であり各段に４本が等間隔で設けられ、合計８本である。第二のランス８ｃは半径方向に向けられている。改質炉部３へ供給する酸素全体のうちの６０％を第一のランス８ａから供給し、残りの４０％を第二のランス８ｃから供給した。
従来例において、改質炉部３の上壁部７には、実施例のような第一のランス８ａは存在しておらず、第二のランス８ｃに相当するもの（以下、従来ランスという）のみを設置し、４本の従来ランスを、実施例の下段と同じ位置において、酸素の噴出方向が半径方向に傾斜する方向となるように向けて設置し、改質炉部３へ供給する酸素の全量をこの従来ランスから供給している。
【００５４】
この条件において、処理装置をそれぞれ所定期間について操業させ、その間の接続管における差圧と、被処理物の処理量（トン／日）とを測定した。
図５に示しているように、実施例では、接続管４の詰まり状況を示す接続管４の差圧が、全期間にわたって０．００１ｋＰａ以下であり、燃え残り物による接続管４の詰まりはほとんど見られなかった。さらに、略１００トン／日の被処理物の処理が円滑に行われていることがわかる。すなわち、実施例によれば、溶融炉部２から上昇してくるガスを改質炉部３の側壁面５側へ導いて当該側壁面５に沿って上方へ流し、ガスに含まれる燃え残り物を側壁面５に溶融物として付着させ、この溶融物を側壁面５から溶融炉部２に落とすことができるため、被処理物から生じたガス中に含まれる燃え残り物が、改質炉部３の上部の接続管４に固着することを防止でき、接続管４を閉塞してしまうことを防止できる。この結果、処理装置において停止することなく順調な操業を継続することができ、長期間について、被処理物の処理量が低下することを防止できる。
【００５５】
一方、図６に示しているように、従来例では、操業６日目で燃え残り物が接続管４４に詰まったため、接続管４４の差圧が１ｋＰａ以上となり、被処理物の投入を停止した。そして、燃え残り物の詰まりを解除するための作業を行い、再度運転を開始したが、接続管４４の差圧は再び上昇し、操業１４日目で差圧が６ｋＰａ以上となり、操業を停止し、接続管４４の開放点検を実施した。この点検の結果、接続管４４の断面における７０％以上について燃え残り物（溶融物）が詰まっていることが確認された。すなわち、従来例では、実施例のような第一のランス８ａを備えていないために、ガスに含まれる燃え残り物が直接的に接続管４４に到達し、接続管４４を詰まらせている。このように、従来例では、操業を頻繁に停止させる必要があるため、被処理物の全処理量が実施例よりも大きく低下してしまう。
【００５６】
また、この発明の被処理物の処理装置、及びその処理方法は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、例えば、ランスの本数、配置は変更自在である。また、高温反応炉１内へ吹き込ませる気体は、酸素以外の成分を含んでいても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の処理装置の実施の一形態を概略示している説明図である。
【図２】高温反応炉を示している説明図である。
【図３】高温反応炉の一部の変形例を示している説明図である。
【図４】高温反応炉の一部のさらに別の変形例を示している説明図である。
【図５】この発明の処理装置による被処理物の処理量と接続管の差圧とを示しているグラフである。
【図６】従来例の処理装置による被処理物の処理量と接続管の差圧とを示しているグラフである。
【図７】従来の高温反応炉を示している説明図である。
【図８】従来の高温反応炉の断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  高温反応炉
２  溶融炉部
３  改質炉部
４  接続管
５  側壁面
６  供給手段（第一の供給手段）
７  上壁部
８ａ  ノズル（ランス）
８ｂ  ノズル（ランス）
８ｃ  ランス（第二の供給手段）
９  中央部
１０  拡径部
１１  くびれ部
１７ａ  側壁部
【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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