(57)【要約】【課題】流動床ガス化炉炉底から不燃物排出設備を通して排出される可燃性ガスが大気中に放出されるのを防止し、適切に処理することができる処理装置および処理方法を提供する。【解決手段】廃棄物ａをガス化する流動床ガス化炉１１とガス化炉１１にて生成する生成物を溶融燃焼する溶融炉３１からなるガス化溶融システムにおいて、ガス化炉１１の炉底１１ａから廃棄物ａに含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する不燃物排出手段２１、２３と、ガス化炉１１から前記不燃物排出手段を通じて漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとする混合ガス吸引手段１ａと、燃焼用空気及び前記混合ガスをガス化炉１１又は溶融炉３１の少なくともいずれか一方に供給する燃焼用空気供給手段４１、４２と、燃焼用空気供給手段４１、４２へ前記混合ガスを搬送する混合ガス搬送手段６５を備えるガス化溶融システム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物をガス化する流動床ガス化炉と該ガス化炉にて生成する生成物を溶融燃焼する溶融炉からなるガス化溶融システムにおいて；
前記ガス化炉の炉底から前記廃棄物に含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する不燃物排出手段と；
前記ガス化炉から前記不燃物排出手段を通じて漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとする混合ガス吸引手段と；
燃焼用空気及び前記混合ガスを前記ガス化炉又は前記溶融炉の少なくともいずれか一方に供給する燃焼用空気供給手段と；
前記燃焼用空気供給手段へ前記混合ガスを搬送する混合ガス搬送手段を備えることを特徴とする；
ガス化溶融システム。
【請求項２】
廃棄物をガス化する流動床ガス化炉と該ガス化炉にて生成する生成物を溶融燃焼する溶融炉からなるガス化溶融システムにおいて；
前記ガス化炉の炉底から前記廃棄物に含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する不燃物排出手段と；
前記ガス化炉から前記不燃物排出手段を通じて漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとする混合ガス吸引手段と；
前記混合ガスを前記ガス化炉又は前記溶融炉の少なくともいずれか一方に搬送する混合ガス搬送手段を備えることを特徴とする；
ガス化溶融システム。
【請求項３】
前記混合ガスを除塵する手段を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のガス化溶融システム。
【請求項４】
前記混合ガス吸引手段が送風機を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス化溶融システム。
【請求項５】
廃棄物を流動床ガス化炉にてガス化した後に、該ガス化炉にて生成する生成物を溶融炉にて溶融燃焼する廃棄物のガス化溶融方法において；
前記ガス化炉の炉底から前記廃棄物に含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する際に漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとし；
前記混合ガスを搬送した後に燃焼用空気とともに前記ガス化炉又は前記溶融炉の少なくともいずれか一方に供給することを特徴とする；
廃棄物のガス化溶融方法。
【請求項６】
廃棄物を流動床ガス化炉にてガス化した後に、該ガス化炉にて生成する生成物を溶融炉にて溶融燃焼する廃棄物のガス化溶融方法において；
前記ガス化炉の炉底から前記廃棄物に含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する際に漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとし；
前記混合ガスを前記ガス化炉又は前記溶融炉の少なくともいずれか一方に供給することを特徴とする；
廃棄物のガス化溶融方法。
【請求項７】
前記混合ガスは除塵することを特徴とする、請求項５又は６に記載の廃棄物のガス化溶融方法。
【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、固形化燃料（ＲＤＦ）、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、廃油等の廃棄物を処理するガス化溶融システムにおいて、一段目を構成する流動床ガス化炉の炉底に設置した不燃物排出ラインから漏洩する可燃性ガスを処理するための処理装置、および処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、流動床ガス化炉１１は、炉底１１ａに散気板を配し、炉底１１ａから部分燃焼用の燃焼空気ｂが供給され、散気板上に流動媒体ｐの流動層が形成される。流動床ガス化炉１１に供給された廃棄物ａがこの流動層中に落下すると、４５０〜７５０℃に熱せられた流動媒体と燃焼用空気に接触して速やかに熱分解され、可燃性ガス（可燃成分を含む）、タール、固形カーボンとなる。
【０００３】
前記熱分解により発生した気体状のガス、タールは、微粒状の固形カーボンを伴い流動床ガス化炉１１の出口ダクト１１ｂより排出される。熱分解時に生成した大粒径の固形カーボンは流動層の活発な撹乱運動と部分燃焼により微粉砕された後に、前記ガス、タールに同伴し出口ダクト１１ｂより排出される。
一方、廃棄物に含まれる鉄・アルミニューム・銅・瓦礫等からなる不燃物は、炉底から流動媒体ｐとともに炉下シュート１２を経て排出された後に不燃物処理設備へ送られる。
【０００４】
従来の不燃物処理設備は、図３に示すように、不燃物排出装置２１、振動篩２３、砂循環エレベータ２４、砂投入弁２５から構成されていた。流動床ガス化炉１１の炉底１１ａから排出された不燃物と流動媒体の混合物は、炉下シュート１２を通過し、不燃物排出装置２１によって搬出され、振動篩２３に送られた。そして、振動篩２３により粒径の大きい不燃物と粒径の小さい流動媒体とに分別され、分別された前記流動媒体は砂循環エレベータ２４により鉛直方向に搬送され、砂投入弁を介して流動床ガス化炉１１に戻された。振動篩２３によって分別された、サイズの大きい鉄・アルミニューム・銅・瓦礫等を含む不燃物は、金属等の有価物を回収後埋め立て処分された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常、流動床ガス化炉のフリーボード部は数十ｍｍＨ２Ｏ程度の負圧に保たれているが、流動媒体を流動化すると流動層の上下に圧力損失を生じるため、炉底は正圧となる。そのため、通常炉下シュートおよび不燃物排出装置内に流動媒体および不燃物の混合物を充満させ、マテリアルシールを行うことにより可燃性ガスの漏洩を防止している。不燃物排出装置と振動篩の間にダブルダンパに代表される機械的シール手段を設置し、可燃性ガスの漏洩防止をさらに確実にすることもある。
【０００６】
実際には、炉下シュートおよび不燃物排出装置内に流動媒体および不燃物の混合物を充満させて行うマテリアルシールでは完全なシールは困難であり、マテリアルシール部分の圧力差によってガス流れが生じ、これが可燃性ガスの漏洩をもたらす。また機械的シール手段であるダブルダンパを設けた場合でも、ダブルダンパの開閉動作時にダブルダンパ前後の差圧に起因して可燃性ガスの漏洩が発生する。更には、高温粉体の操作条件下でのダブルダンパによる完全シールは技術的に難しく、噛み込みなどによりダブルダンパのシールが不完全となって、可燃性ガスの漏洩が発生する。この漏洩した可燃性ガス中には微量ではあるが有害成分の含まれる可能性があり、未処理のまま或いは処理されても除塵のみで大気に放出していた。漏洩した可燃性ガスが不燃物排出設備の周囲に滞留することは、作業環境を著しく悪化させる恐れを生じる。
【０００７】
本発明は、流動床ガス化炉炉底から不燃物排出手段を通して排出される可燃性ガスが大気中に放出されるのを防止し、適切に処理することができる処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係るガス化溶融システムは、例えば図１に示すように、廃棄物ａをガス化する流動床ガス化炉１１とガス化炉１１にて生成する生成物を溶融燃焼する溶融炉３１からなるガス化溶融システムにおいて；ガス化炉１１の炉底１１ａから廃棄物ａに含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する不燃物排出手段２１と：ガス化炉１１から前記不燃物排出手段を通じて漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとする混合ガス吸引手段１ａと；燃焼用空気及び前記混合ガスをガス化炉１１又は溶融炉３１の少なくともいずれか一方に供給する燃焼用空気供給手段４１、４２と；燃焼用空気供給手段４１、４２へ前記混合ガスを搬送する混合ガス搬送手段６５を備える。
【０００９】
このように構成すると、可燃性ガスを含む混合ガスを流動床ガス化炉または溶融炉の少なくとも何れか一方に供給する燃焼用空気供給手段と、燃焼用空気供給手段へ混合ガスを搬送する混合ガス搬送手段を備えるので、可燃性ガスを大気中に散逸する量を極力減少させ、適切に処理することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明によるガス化溶融システムは、例えば図１に示すように、廃棄物ａをガス化する流動床ガス化炉１１とガス化炉１１にて生成する生成物を溶融燃焼する溶融炉３１からなるガス化溶融システムにおいて；ガス化炉１１の炉底１１ａから廃棄物ａに含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する不燃物排出手段２１と；ガス化炉１１から前記不燃物排出手段を通じて漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとする混合ガス吸引手段１ａと；前記混合ガスをガス化炉１１又は溶融炉３１の少なくともいずれか一方に搬送する混合ガス搬送手段６５を備える。
【００１１】
このように構成することにより、可燃性ガスを含む混合ガスを、流動床ガス化炉１１または溶融炉３１の少なくとも何れか一方に導くことができるから、可燃性ガスを大気中に散逸する量を極力減少させ、適切に処理することができる。
【００１２】
また請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載のガス化溶融システムにおいて、前記混合ガスを除塵する手段１ｂを備えるようにしてもよい。
【００１３】
このように構成すると、前記混合ガスを除塵する手段により混合ガス中のダストが除去されるので、ガス化溶融システムの長期安定運転が可能となる。特に除塵する手段が、例えば図１に示すように、混合ガス吸引手段の手前に備えられるときは、混合ガス吸引手段である例えば送風機のダストトラブルが回避できて好適である。
【００１４】
また請求項４に記載のように、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス化溶融システムでは、前記混合ガス吸引手段が送風機１ａを含むものとしてもよい。
【００１５】
このように構成することにより、可燃性ガスを含む混合ガスをガス化溶融システムにおいて安全に処理することができる。特に処理された可燃性ガスが微量の有害成分を含む場合に好適である。
【００１６】
請求項５に係る発明による廃棄物のガス化溶融方法は、例えば図１に示すように、廃棄物ａを流動床ガス化炉１１にてガス化した後に、ガス化炉１１にて生成する生成物を溶融炉３１にて溶融燃焼する廃棄物のガス化溶融方法において；ガス化炉１１の炉底１１ａから廃棄物ａに含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する際に漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとし；前記混合ガスを搬送した後に燃焼用空気とともに流動床ガス化炉１１又は溶融炉３１の少なくともいずれか一方に供給する。
【００１７】
このように構成することにより、例えば図１に示すように、処理された可燃性ガスを含む混合ガスを流動床ガス化炉または溶融炉の少なくとも何れか一方に供給するので、可燃性ガスを大気中に散逸する量を極力減少させ、適切に処理することができる。特に可燃性ガスが微量の有害成分を含む場合の処理に適している。
【００１８】
請求項６に係る廃棄物のガス化溶融方法は、例えば図１に示すように、廃棄物ａを流動床ガス化炉１１にてガス化した後に、ガス化炉１１にて生成する生成物を溶融炉３１にて溶融燃焼する廃棄物のガス化溶融方法において；ガス化炉１１の炉底１１ａから廃棄物ａに含まれる不燃物を流動媒体とともに排出する際に漏洩する可燃性ガスを空気とともに吸引して混合ガスとし；前記混合ガスを流動床ガス化炉１１又は溶融炉３１の少なくともいずれか一方に供給する。
【００１９】
このように構成すると、可燃性ガスを含む混合ガスを、流動床ガス化炉１１または溶融炉３１の少なくとも何れか一方に導くことができるから、可燃性ガスを大気中に散逸する量を極力減少させ、適切に処理することができる。特に可燃性ガスが微量の有害成分を含む場合の処理に好適である。
【００２０】
また請求項７に記載のように、請求項５又は請求項６に記載の廃棄物のガス化溶融方法においては、前記混合ガスは除塵するようにしてもよい。
【００２１】
このように構成することにより、例えば図１に示すように除塵装置１ｂにより混合ガス中のダストが除去されるので送風機１ａのダストトラブルが回避でき、長期安定的にガス化溶融を行うことが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態であるガス化溶融システムを説明する。本図は、流動床ガス化炉１１、及び流動床ガス化炉炉底から炉下シュート１２、不燃物排出装置を通して排出される微量の有害成分を含む可燃性ガスと大気から吸引された大量の空気からなる混合ガスの混合ガス処理装置１と、処理された可燃性ガスを含む混合ガスを導く搬送流路６５を備える構成を示すガス化溶融システムのブロック図である。
【００２４】
被処理物としての廃棄物は流動床ガス化炉１１へ供給され、４５０〜７５０℃に維持された流動層で可燃性ガス、タール及び固形カーボンに熱分解される。流動床ガス化炉１１は出口ダクト１１ｂを有し、流動床ガス化炉１１で熱分解され発生した大部分の可燃性ガス、タールは、微粒状の固形カーボンを伴い出口ダクト１１ｂより排出され、旋回溶融炉３１に導入される。鉄・アルミニューム・銅・瓦礫等からなる粗大不燃物は、ガス化炉の炉底１１ａから流動媒体とともに抜き出され、炉下シュート１２を経て不燃物搬出装置２１へ送られる。不燃物搬出装置２１から排出された不燃物と流動媒体の混合物は、振動篩２３により粒径の大きい不燃物と粒径の小さい流動媒体とに分離される。粒径の大きい不燃物から鉄・アルミニューム等の有価物を有価物回収設備２６により分離回収した後、残りは埋め立て処分される。一方、粒径の小さい流動媒体は砂循環エレベータ２４により鉛直方向上方に搬送され、砂投入弁２５を経て流動床ガス化炉１１へ戻され流動媒体として再使用される。
【００２５】
当該施設においては、通常ガス化炉のフリーボード１１ｃ内は数十ｍｍＨ２Ｏ程度の負圧に保たれているが、流動媒体を流動化すると流動層の上下方向に圧力損失を生じるため、炉底１１ａは１５００ｍｍＨ２Ｏ程度の正圧で運転される。このためガス化炉内の可燃性ガスが大気中に漏洩するのを防止する手段として、炉下シュート１２および／又は不燃物排出装置２１内に流動媒体および不燃物の混合物を充満させ、いわゆるマテリアルシールを行っている。しかしながら、マテリアルシールによる完全なシールは不可能であり、少量の可燃性ガスが大気中に漏洩することは避けられない。
【００２６】
混合ガス処理装置１は、混合ガスを除塵する手段である除塵装置としてのバグフィルタ１ｂと、混合ガス吸引手段としての送風機１ａとから構成されている。バグフィルタ１ｂは送風機１ａの上流側に設置されている。また、流動床ガス化炉１１からの漏洩ガスが外部に排出されるのを防ぐため、不燃物排出装置２１の上部にライン６１を接続し、振動篩２３上部のシュートにライン６２を接続し、また砂循環エレベータ２４上部に吸引口を設けて該吸引口にライン６３を接続している。ライン６１〜６３は、ライン６４に合流し、ライン６４は、バグフィルタ１ｂに接続されている。
【００２７】
このようにして可燃性ガスを外部に漏洩することなく集中させることができる。ここで、吸引する場所は明確に特定されるものではなく、可燃性ガスの外部漏洩を防止する目的が達成されれば良い。但し、可燃性ガスの濃度が最も高い不燃物排出装置２１の近傍が最も効果的であり好ましい。また可燃性ガスを大量の空気で希釈することにより爆発限界外とするため、有価回収装置２６と振動篩２３を経由して大気から空気を流入させることにより、可燃性ガスを希釈しその混合ガスをバグフィルタ１ｂへ供給している。この混合ガスはバグフィルタ１ｂで除塵された後に、送風機１ａへ導かれる。
【００２８】
ここで流入させる空気は、可燃性ガスの漏洩量の２倍以上であることが好ましいが、より好ましくは５倍以上が必要である。２倍以上とすれば、ほぼ確実に可燃性ガスの外部漏洩を防止することができる。空気の量が少なすぎると、混合ガスの温度が高くなり、可燃性ガスの温度が爆発限界範囲内に入り、着火源があると爆発する可能性がある。そこで温度の低い大気を十分な量だけ吸引すると共に、可燃性ガスを十分に希釈する必要がある。５倍以上とすればさらに確実に外部漏洩の防止が可能となる。
【００２９】
送風機１ａで吸引された前記可燃性ガスと大量の空気からなる混合ガスは、配管６５によりガス化炉１１へ空気を供給する押込送風機４１の吸引ライン５１及び溶融炉３１へ空気を送る二次送風機４２の吸引ライン５３へ供給される。吸引ライン５１、５３は、ごみピットから空気を吸引している。このようにして、ピット中の悪臭を含んだ空気が外部に漏れることを防いでいる。
混合ガスはごみピットからの空気に混合された後にガス化炉又は溶融炉３１に導入される。このようにして、ガス化炉１１から漏洩した可燃性ガスは高温で燃焼処理されるので有機系の有害成分が含まれていても、これらは完全に酸化分解される。
【００３０】
本図では、配管６５がガス化炉１１へ空気を供給する押込送風機４１の吸引ライン５１及び溶融炉３１へ空気を送る二次送風機４２の吸引ライン５３へ接続されているが、押込送風機４１の吸引ライン５１或いは二次送風機４２の吸引ライン５３の何れか一方のみへ接続しても良い。また、送風機４１、４２を経由することなく直接ガス化炉１１及び／又は溶融炉３１へ供給するようにしても良い。溶融炉３１へ混合ガスを供給する場合、溶融炉３１を構成する１次燃焼室３１ａ、２次燃焼室３１ｂ及び３次燃焼室３１ｃの何れの燃焼室に供給しても同等の効果が期待できる。
【００３１】
図２に第２の実施の形態を示す。不燃物排出装置２１と振動篩２３の間に機械的シール手段であるダブルダンパ２２を設けており、ダブルダンパ２２の下流で振動篩２３の上流側から可燃性ガスと空気からなる混合ガスを吸引し（ライン６２）バグフィルタ１ｂへ供給している。この場合、不燃物排出装置２１からの吸引は不要である。これはシール性能の高いダブルダンパ２２を使用した場合、不燃物排出装置２１からの吸引（図１におけるライン６１に相当）はガス化炉１１内の可燃性ガスを強制的に吸引することになり、好ましくないからである。その他の点に関しては図１と同じである。
【００３２】
シール手段としてダブルダンパに代表される機械的シール手段を設けると漏洩する可燃性ガスの量を少なくできるため、特に高発熱量の廃棄物を処理する場合に適する方法と言える。これは発生する可燃性ガス中の可燃成分の濃度が高いからである。
なお、機械的シール手段としては、ダブルダンパに限らず、三重ダンパ或いは複数のゲート弁を用いたシール手段等を用いてもよい。
【００３３】
以上のように、本発明の実施の形態によるガス化溶融システムは、ガス化溶融システムを構成する流動床ガス化炉の不燃物排出口を通じて漏洩する可燃性ガスと大気から吸引された空気を含む混合ガスを処理するためのものであり、処理装置を構成する送風機で吸引された前記混合ガスは、流動床ガス化炉に供給する燃焼用空気または溶融炉に供給する燃焼用空気、または前記流動床ガス化炉または前記溶融炉の少なくとも何れか一方に直接導かれるため、前記漏洩した可燃性ガスを適切有効に処理することができる。更に溶融炉の高温燃焼域を通過するので微量の有害成分も酸化分解できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、可燃性ガスを含む混合ガスを流動床ガス化炉または溶融炉の少なくとも何れか一方に供給する燃焼用空気供給手段と、燃焼用空気供給手段へ混合ガスを搬送する混合ガス搬送手段を備えるので、可燃性ガスを大気中に散逸する量を極力減少させ、適切に処理することができるガス化溶融システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のガス化溶融システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のガス化溶融システムを示すブロック図である。
【図３】従来の、排出物処理装置を含む流動床ガス化炉を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    混合ガス処理装置
１ａ  送風機
１ｂ  除塵装置
１１  流動床ガス化炉
１２  炉下シュート
２１  不燃物排出装置
２２  ダブルダンパ
２３  振動篩
２４  砂循環エレベータ
２５  砂投入弁
２６  有価物回収装置
３１  溶融炉
３１ａ  溶融炉１次室
３１ｂ  溶融炉２次室
３１ｃ  溶融炉３次室
４１  押込送風機
４２  二次送風機
ａ  廃棄物
ｂ  ガス化炉に供給される燃焼用空気
ｐ  流動媒体
【図１】
2004263886.tif 000003
【図２】
2004263886.tif 000004
【図３】
2004263886.tif 000005