(57)【要約】【課題】ばいじんを含む乾燥媒体を使用せず、これを除去するサイクロン等の機器を不要とし、さらに、ダクト、ファン等補機類の閉塞、故障を生じることなく、メンテナンスが容易なガス化溶融ごみ処理装置を提供する。【解決手段】ごみ１０を熱分解するための熱分解炉６と、該熱分解炉６からの熱分解ガスを高温燃焼させると共に灰を溶融してスラグを生成させるための一次燃焼室５６及び該一次燃焼室５６からの燃焼排ガスを完全燃焼させる二次燃焼室４５を備えた灰溶融炉８とを含むガス化溶融ごみ処理装置において、熱分解前のごみ１０を間接的に加熱乾燥する乾燥機４、９２を設けることとした。【選択図】　　　　　　　　図１
2004144403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ごみを熱分解するための熱分解炉と、該熱分解炉からの熱分解ガスを高温燃焼させると共に灰を溶融してスラグを生成させるための一次燃焼室及び該一次燃焼室からの燃焼排ガスを完全燃焼させる二次燃焼室を備えた灰溶融炉とを含むガス化溶融ごみ処理装置において、熱分解前のごみを間接的に加熱乾燥する乾燥機を設けたことを特徴とするガス化溶融ごみ処理装置。
【請求項２】
上記乾燥機を間接加熱式キルン型の乾燥機とし、該乾燥機のキルン部分の周囲に巻回した電気式ヒータを乾燥媒体としたことを特徴とする請求項１のガス化溶融ごみ処理装置。
【請求項３】
上記該電気式ヒータへの電力として、風力発電設備から供給される電力を用いることを特徴とする請求項２のガス化溶融ごみ処理装置。
【請求項４】
上記該電気式ヒータへの電力として、太陽光発電設備から供給される電力を用いることを特徴とする請求項２のガス化溶融ごみ処理装置。
【請求項５】
上記乾燥機に熱を供給する手段として太陽光集熱式空気加熱器を用い、乾燥媒体として、該太陽光集熱式空気加熱器によって加熱された加熱空気を用いることを特徴とする請求項１のガス化溶融ごみ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化溶融ごみ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガス化溶融ごみ処理システムでは、ごみ中に含まれる水分が多く、ごみカロリが低いとき、溶融炉の溶融温度を保つため、補助燃料を必要としていた。このため、特開２０００−１７１０１４号公報のガス化溶融設備のように、予めごみ（廃棄物）を乾燥させるようにしていた。すなわち、このガス化溶融設備では、二次燃焼室入口の燃焼排ガスの一部を乾燥ガスとして乾燥ガス導入ダクトにより抜出し、乾燥機に送り廃棄物を乾燥させ、乾燥後の乾燥排ガスを乾燥排ガス排出ダクトにより二次燃焼室に戻すとともに、その一部を循環排ガスダクトからガス混合器を介して乾燥ガスに混合し乾燥ガスの温度を調整するようにしていた。
しかし、このガス化溶融設備では、二次燃焼室入口の燃焼排ガスの一部を乾燥ガスとして抜き出し、これを乾燥媒体とするためばいじんがあり、これを除去するサイクロンが必要であり、さらに、ダクト、ファン等補機類の閉塞、故障が起こる場合があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１７１０１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対して、ばいじんを含む乾燥媒体を使用せず、これを除去するサイクロン等の機器を不要とし、さらに、ダクト、ファン等補機類の閉塞、故障を生じることなく、メンテナンスが容易なガス化溶融ごみ処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置は、ごみを熱分解するための熱分解炉と、該熱分解炉からの熱分解ガスを高温燃焼させると共に灰を溶融してスラグを生成させるための一次燃焼室及び該一次燃焼室からの燃焼排ガスを完全燃焼させる二次燃焼室を備えた灰溶融炉とを含むガス化溶融ごみ処理装置において、熱分解前のごみを間接的に加熱乾燥する乾燥機を設けたことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置は、その好適な実施の形態において、上記乾燥機を間接加熱式キルンとし、該キルンの周囲に巻回した電気式ヒータを乾燥媒体としている。また、該電気式ヒータへの電力として、風力発電設備又は太陽光発電設備から供給される電力を用いることができる。これらの電力が必要量に満たない場合、ガス化溶融ごみ処理装置に備えた別の発電設備又は電力事業体からの電力を利用することや、灰溶融炉に補助燃料を投入することが好適である。
また、本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置は、その好適な実施の形態において、上記乾燥機に熱を供給する手段として、太陽光集熱式空気加熱器を採用し、乾燥媒体として加熱空気を用いている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面に示した実施の形態を参照しながら、本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置をさらに詳細に説明する。
【０００８】
第１の実施の形態
図１は、本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置について、その一実施の形態を示す。本実施の形態に係るガス化溶融ごみ処理装置１は、主要な構成設備として、風力発電設備２、乾燥機４、熱分解炉（ガス化炉）６、灰溶融炉８を含む。以下に、本実施の形態を主としてその作用に即して説明する。なお、図１中、一点鎖線は、電気の流れ、太い実線はガスの流れ、点線は制御信号の流れを各々示す。図３、図４でも同様である（図４では信号以外の電気の流れは示されてない）。
【０００９】
本実施の形態では、ごみ１０が供給装置１２により乾燥機４に供給される。供給装置１２では、駆動モータ１４により駆動されるフィーダによって、ごみ１０を乾燥機４に送り込む。
【００１０】
乾燥機４は、いわゆる間接加熱式キルン型のものである。該乾燥機４を図２にさらに詳細に示す。乾燥機４は、乾燥媒体として電気式ヒータ１６を採用している。筒状のキルン部分１８は、ローラ１９，１９によって回転自在に固定支持枠２０，２０に支持されている。そして、キルン部分１８は、両端がエアーシール構造の蓋部２２，２４によって閉成されている。蓋部２４には、ガス出口２６、乾燥ごみ出口２８が設けられている。電気式ヒータ１６は、キルン部分１８の周りに巻かれている。該電気式ヒータ１６、支持枠２０、蓋部２２，２４は、全て固定部分となり、回転しない。
【００１１】
図２に示すように、ごみ１０がフィーダ１５によって提供されると、電気式ヒータ１６による加熱によって、ごみ１０が乾燥される。乾燥は、キルン部分１８の内部が１００〜４００℃の温度範囲、すなわちごみ１０が熱分解しない温度となるように行う。この温度範囲を適正に保つべく、図１に示すように、ガス出口２６から排出される乾燥排ガスの温度又は水分を、温度検出装置又は水分検出装置３０によって検出し、制御装置３２からの制御信号３４によって電気式ヒータ１６を制御する。なお、温度及び水分の両方を検出するように、温度検出装置及び水分検出装置の両方を設置することもできる。
【００１２】
最終的に、ごみ１０は、水分が５〜３０％程度に減少するように乾燥される。図２に示すように、乾燥されたごみ１０は、順次、乾燥ごみ出口２８から排出される。なお、キルン部分１８の内側には、ごみ１０をキルン部分１８の回転によって送り出すための、送り用突条３６が設けられている。
【００１３】
ここで、電気式ヒータ１６で消費される電力は、図１の風力発電設備２により供給される。風力発電設備２は、風車３８及び発電機４０より成る。風がなく風力発電設備２の発電量が必要量に満たない等の場合、本実施の形態では、後述する発電設備の発電機４２からの発電電力を活用するか、又は灰溶融炉に補助燃料を導入する。なお、風力発電設備２、発電設備の発電機４２から供給される電力を調節器４４で調節する。また、発電設備がない場合は、電力会社等のエネルギー供給設備から電力を供給する。風力発電設備２、発電設備の発電機４２を用いる場合には、別途の化石燃料を用いていないので省エネルギーとなる。
【００１４】
本実施の形態に係るガス化溶融ごみ処理装置では、乾燥機４による乾燥によりごみ１０中の水分が少なくなり、ごみ１０のカロリーが増大するため、乾燥機４の入口ごみカロリー（ＬＨＶ）が１０００〜１５００ｋｃａｌ／ｋｇ・ｗｅｔであっても、灰溶融炉８の出口の補助燃料が不要となり、ＣＯ２発生量が少なくなり環境への負荷が軽減し、またランニングコストが軽減する。そして、乾燥媒体として、ばいじんを含む乾燥媒体を使用せず、これを除去するサイクロン等の機器を不要とし、さらに、ダクト、ファン等補機類の閉塞、故障を生じることなく、メンテナンスが容易である。
【００１５】
乾燥機４の出口に設置した上記水分検出装置又は温度検出装置３０では、上記したように、乾燥排ガスの水分又は温度が一定となるよう電気式ヒータ１６の温度を、制御装置３２により操作する。これによって、ごみ１０の乾燥量が均一化し、熱分解炉６に供給される乾燥ごみの性状が均一化し、安定燃焼が可能となり、ＣＯ、ＮＯｘ、ＤＸＮ等の有害ガスが大量発生しない。
【００１６】
乾燥により発生した蒸発水分を取り込んでいるガスは、乾燥排ガス４３として灰溶融炉８の二次燃焼室４５に送られる。
乾燥ごみは、供給装置４６により流動床式の熱分解炉６に送られる。供給装置４６では、駆動モータ４８によってフィーダを駆動して乾燥ごみを熱分解炉６に送り込む。
熱分解炉６の砂層５０では、乾燥ごみが熱分解炉６の一次空気５２により部分燃焼され、熱分解ガス５４となる。
【００１７】
灰分を含む熱分解ガス５４は、灰溶融炉８の一次燃焼室５６に送られ、一次燃焼空気５８により１３００℃以上に高温燃焼し、灰は溶融し、スラグが生成される。ごみカロリーやごみ供給量が小さく、灰溶融炉８が１３００℃以上とならない場合、補助燃料６０が一次燃焼室に供給される。灰溶融炉８で発生した排ガスは二次燃焼室４５に送られ、二次燃焼空気６２により完全燃焼し、排ガス処理設備６４に送られる。
【００１８】
本実施の形態では、余熱がボイラ６６で回収され、蒸気によって発電機４２を回転させ、発電が行われる。排ガスは、反応集じん装置６８で除塵され、脱硫装置、脱硝装置等の排ガス処理装置７０を経て煙突７２から排出される。
【００１９】
上記したところから明らかなように、本実施の形態に係るガス化溶融ごみ処理装置では、乾燥機４によりごみが乾燥されることで、ごみ発熱量（低位発熱量）１０００〜１５００ｋｃａｌ／ｋｇ・ｗｅｔ程度以上のごみであれば、灰溶融炉８への補助燃料の使用を行うことなく運転ができる。
【００２０】
そして、乾燥媒体として、ばいじんを含むものを使用せず、ばいじんを除去するサイクロン等の機器を不要とし、さらに、ダクト、ファン等補機類の閉塞、故障を生じることなく、メンテナンスが容易である。さらに、風力発電設備２で得られた電気を用いることができるので、化石燃料の使用を抑えることができ、ＣＯ２発生が少なく、環境負荷の低いごみ処理が可能となる。
また、乾燥機４に設けた制御装置３２により乾燥排ガス４３の水分及び／又は温度を制御することで、熱分解炉６に投入される乾燥ごみの性状が均一となり、安定燃焼が可能となり、ＣＯ、ＮＯｘ、ＤＸＮ等の有害ガスが発生しない。
【００２１】
第２の実施の形態
図３に、本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置の他の実施の形態を示す。この実施の形態は、図１の実施の形態の風力発電設備２を太陽光発電設備８０に置き換えている。
すなわち、この太陽光発電設備８０は、太陽発電セル８２を備え、太陽発電セルにて発電された電気はインバータ、コントローラにより構成されるパワーコンディショナ８４にて整流される。
【００２２】
この実施の形態は、風力発電設備２の代わりに太陽光発電設備８０を用いた以外、図１の実施の形態とその構成において基本的に変わるところはない。したがって、図１と同じ参照番号を付した要素は、全く同じ作用を行うので、図１に関する説明を援用する。電気式ヒータ１６についても、図２の説明がそのまま援用される。太陽光のない夜間等は、風力が得られない場合と同様、発電機４２からの電力を利用するか、灰溶融炉に補助燃料ことができる。
【００２３】
第３の実施の形態
図４に、本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置のさらに他の実施の形態を示す。この実施の形態は、図１の実施の形態の風力発電設備２に代えて、太陽光集熱式空気加熱器発電設備９０に置き換えている。この実施の形態で、図１、図３と同一の構成要素は、同一の参照番号で示し、その作用もほぼ同様である。
【００２４】
図４に示すガス化溶融ごみ処理装置で、ごみ１０は、供給装置１２により、乾燥機９２に供給される。乾燥機９２は、間接加熱式キルン型である。乾燥機４と相違するのは、乾燥媒体として加熱空気（４０〜１００℃）がキルン部分９４の周りの円筒９６内に供給される。なお、図４の実施の形態では、キルン部分９４が、図２のキルン部分１８と同様に回転自在に支持されている。
【００２５】
乾燥媒体である加熱空気は、太陽光集熱式空気加熱器９０で太陽光により、４０〜１００℃に加熱される。これが円筒９６に供給される。この加熱空気は、ばいじんが無くクリーンであるため、乾燥機９２へ取り回されるダクト、ファン等の補機の閉塞、故障が起こりにくく、ばいじんを回収するサイクロンの設置も必要ない。そして、円筒９６からブロワー９８により、乾燥機９２を加熱した加熱空気が吸引され、再び太陽光集熱式空気加熱器９０で加熱されるといったように系内を循環する。
【００２６】
この実施の形態では、ごみ１０中の水分が５〜５０％程度に減少するようにごみ１０を乾燥する。
蒸発水分を含む排ガスは、乾燥排ガス９７として灰溶融炉８の二次燃焼室４５に送られる。乾燥媒体が比較的低温のため、乾燥機９２が大きくなること、夜間の乾燥が行えないことから、乾燥機９２で乾燥したごみは専用の貯留スペース（乾燥ごみピット）へ貯留される。なお、隣接するごみピット１０２は、乾燥前のごみを貯留するためのものである。
【００２７】
図１、図３の実施の形態について説明したと同様、乾燥によりごみ１０中の水分が少なくなり、ごみ１０のカロリーが増大するため、乾燥機９２の入口ごみカロリー（ＬＨＶ）が１０００〜１５００ｋｃａｌ／ｋｇ・ｗｅｔであっても灰溶融炉８の出口の補助燃料が不要となって、ＣＯ２発生量が少なくなり、環境への負荷が軽減し、またランニングコストが軽減する。
【００２８】
乾燥機９２の出口に設置された、乾燥排ガス９７の水分検出装置又は温度検出装置３０で検出される水分が一定となるようダンパ１０４を制御装置３２で操作する。すなわち、ダンパ１０４の開度を制御装置３２よって制御し、加熱空気循環量を調節する。これによって、ごみ１０の乾燥量が均一化し、熱分解炉６へ供給される乾燥ごみの性状が均一化し、安定燃焼が可能となり、ＣＯ、ＮＯｘ、ＤＸＮ等の有害ガスが大量発生しない。
【００２９】
乾燥ごみ１０６はごみクレーン１０８によりホッパ１１０へ投入され、供給装置４６により流動床式の熱分解炉６に送られる。そして、熱分解炉６の砂層５０で、一次空気５２により部分燃焼する。灰分を含む熱分解ガス５４は、灰溶融炉８に送られ、燃焼空気５８により１３００℃以上に高温燃焼する。灰は溶融し、スラグが生成される。ごみカロリーやごみ供給量が小さく、灰溶融炉８が１３００℃以上とならない場合、補助燃料６０が供給される。灰溶融炉８で発生した排ガスは、二次燃焼室４５に送られ、燃焼空気６２により完全燃焼し、排ガス処理装置６４に送られる。余熱はボイラ６６が設置されたシステムではボイラ６６により回収され、発電に使用される。
なお、図４の実施の形態では、キルン部分９４内に加熱空気を直接送り込む形態とすることもできる。このようにする場合でも、ばいじん等が無い空気を循環させることができる。
【００３０】
上記したところから明らかなように、本実施の形態に係るガス化溶融ごみ処理装置では、乾燥機９２によりごみが乾燥されることで、ごみ発熱量（低位発熱量）１０００〜１５００ｋｃａｌ／ｋｇ・ｗｅｔ程度以上のごみであれば、灰溶融炉８への補助燃料の使用を行うことなく運転ができる。
【００３１】
そして、乾燥媒体として、ばいじんを含むものを使用せず、ばいじんを除去するサイクロン等の機器を不要とし、さらに、ダクト、ファン等補機類の閉塞、故障を生じることなく、メンテナンスが容易である。太陽光の熱を用いることができるので、化石燃料の使用を抑えることができ、ＣＯ２発生が少なく、環境負荷の低いごみ処理が可能となる。
また、乾燥機９２に設けた制御装置３２により乾燥排ガス９７の水分及び／又は温度を制御することで、熱分解炉６に投入される乾燥ごみ１０６の性状が均一となり、安定燃焼が可能となり、ＣＯ、ＮＯｘ、ＤＸＮ等の有害ガスが発生しない。
【００３２】
他の実施の形態
本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置は、上記の実施の形態について説明したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではなく、当業者にとって自明な修飾・変更・付加は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３３】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、ばいじんを含む乾燥媒体を使用せず、これを除去するサイクロン等の機器を不要とし、さらに、ダクト、ファン等補機類の閉塞、故障を生じることなく、メンテナンスが容易なガス化溶融ごみ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置の一実施の形態を説明する概念図である。
【図２】図１の実施の形態に使用される乾燥機の一実施の形態を説明する概念的断面図である。
【図３】本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置の他の実施の形態を説明する概念図である。
【図４】本発明に係るガス化溶融ごみ処理装置のさらに他の実施の形態を説明する概念図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　ガス化溶融ごみ処理装置
２　　　　　　　　　　　風力発電設備
４　　　　　　　　　　　乾燥機
６　　　　　　　　　　　熱分解炉
８　　　　　　　　　　　灰溶融炉
１０　　　　　　　　　　ごみ
１２　　　　　　　　　　供給装置
１６　　　　　　　　　　電気式ヒータ
１８　　　　　　　　　　キルン部分
３０　　　　　　　　　　温度検出装置又は水分検出装置
３４　　　　　　　　　　制御信号
３８　　　　　　　　　　風車
４０、４２　　　　　　　発電機
４４　　　　　　　　　　調節器
４５　　　　　　　　　　二次燃焼室
４６　　　　　　　　　　供給装置
５６　　　　　　　　　　一次燃焼室
６４　　　　　　　　　　排ガス処理設備
８０　　　　　　　　　　太陽光発電設備
８２　　　　　　　　　　太陽発電セル
９０　　　　　　　　　　太陽光集熱式空気加熱器発電設備
９２　　　　　　　　　　乾燥機
１０４　　　　　　　　　ダンパ
１０８　　　　　　　　　ごみクレーン
【図１】
2004144403.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004144403.tif 000006