(57)【要約】【課題】安定的にガス化を継続することができ、またシール性に優れる可燃物のガス化方法及び装置並びにガス化溶融システムを提供すること。【解決手段】水平断面が略矩形の流動層ガス化炉２内に、沈降する流動媒体の流動層３０１と活発に上昇する流動媒体の流動層３００との間を流動媒体が循環する流動媒体の循環流を形成し、流動層炉２に供給された可燃物ａを流動層ガス化炉２内の流動媒体の循環流中でガス化してガスとチャーを生成し、流動層ガス化炉２より排出されたガスとチャーを、灰分を溶融してスラグ化する溶融炉７に導入する。沈降する流動媒体の流動層３０１中に可燃物供給手段１３より可燃物ａを圧縮して流動層ガス化炉２内をシールしながら定量的に押し出し、押し出された可燃物ａを流動層３０１中でガス化することで、流動層ガス化炉２内のガス化状態を安定的に維持し、同時に流動層ガス化炉２内のガスの系外ヘの漏洩を防止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を定量的に押し出し、押し出された可燃物を該流動層中でガス化することを特徴とする可燃物のガス化方法。
【請求項２】
前記流動層に流動媒体の循環流を形成し、該流動媒体の循環流中に前記可燃物を押し出すことを特徴とする請求項１に記載の可燃物のガス化方法。
【請求項３】
可燃物をガス化する流動層ガス化炉と、該可燃物を圧縮して該流動層ガス化炉内をシールしつつ定量的に該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を押し出す可燃物供給手段を備えたことを特徴とする可燃物のガス化装置。
【請求項４】
前記流動層ガス化炉は、前記流動層内に流動媒体の循環流を形成するための手段を備え、該流動媒体の循環流中に前記可燃物供給手段の供給口を設けたことを特徴とする請求項３に記載の可燃物のガス化装置。
【請求項５】
前記可燃物供給手段の供給口は、前記流動層中の炉内圧力値が−２〜＋１０ｋＰａＧとなる位置に設けられたことを特徴とする請求項３又は４に記載の可燃物のガス化装置。
【請求項６】
前記流動層ガス化炉は、水平断面が略矩形であることを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載の可燃物のガス化装置。
【請求項７】
可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ定量的に該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を押し出す可燃物供給手段と、供給された可燃物をガス化する流動層ガス化炉と、該流動層ガス化炉にて得られる生成物を導入して該生成物に含まれる灰分を溶融スラグ化する溶融炉を備えたことを特徴とするガス化溶融システム。
【請求項８】
前記流動層ガス化炉は、前記流動層内に流動媒体の循環流を形成するための手段を備え、該流動媒体の循環流中に前記可燃物供給手段の供給口を設けたことを特徴とする請求項７に記載の可燃物のガス化溶融システム。
【請求項９】
前記圧縮された可燃物から得られる水分を前記可燃物供給手段から搬送する搬送手段と、該搬送手段により搬送された水分を前記溶融炉から排出される排ガス中に噴霧する水分噴霧手段とを設けたことを特徴とする請求項７又は８に記載の可燃物のガス化溶融システム。
【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と灰分を溶融炉へ送り高温で燃焼させ、灰分を溶融するガス化溶融施設に用いる可燃物のガス化方法及び装置並びにガス化溶融システム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、バイオマスや医療廃棄物等の廃棄物を流動層ガス化炉において還元雰囲気下でガス化（熱分解）し、該ガス化された生成ガス、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を用いた、流動層式ガス化溶融施設がある。
【０００３】
流動層式ガス化溶融施設におけるガス化炉は、２段の構成からなる炉の一段目の炉であって、後段に設置される溶融炉に対して、可燃分・灰分を微粒子化し、高い発熱量を保持した状態で送り込むための炉としての役割を果たすものである。従って、溶融炉における燃焼の安定化のためには、ガス化炉で被処理物の質・量の変動を吸収して生成ガスの質・量の変動を平均化するいわゆる緩衝機能を備えることが望まれる。
【０００４】
本願出願人の先行出願として特許文献１に開示される流動層ガス化炉がある。この流動層ガス化炉は、流動層における層内に流動媒体の循環流を形成させて熱を拡散させ、局所的な熱の滞留を防ぐ効果が優れている。すなわち、流動媒体の循環流を形成することによって、層内全体の温度の均一化、熱の局所偏在を防止し、局所高温場でのクリンカ発生による流動化不良を防止する。また、層内温度が４５０〜６５０℃と比較的低温なので、安定的な熱分解ガス及び熱分解残渣の溶融炉への供給により、旋回式溶融炉における燃焼条件が安定化したために、旋回式溶融炉の温度を灰分のスラグ化に必要な最低限の温度に安定して維持することが可能となった。このことにより、スラグは安定して排出され、溶融炉におけるスラグ排出部の閉塞が回避され、スラグの質が安定したために重金属の溶出は充分に抑制され、更に、異常な高温を生じることがないため、溶融炉耐火物の寿命を延ばすことが可能となった。さらに、廃棄物自身の熱量による自己熱溶融の達成、燃焼に必要な投入ガス総量の低減（いわゆる低空気比燃焼）による炉・施設全体のコンパクト化が達成できた。
【０００５】
他方、流動層ガス化炉におけるガス化のさらなる安定化のためには、投入される可燃物の供給量を適切に制御して定量的に供給してやる必要がある。この点、従来の流動層ガス化炉においては、可燃物供給口は、例えば特許文献１に開示があるように、流動層界面（流動層表面とその上部空間との界面）から鉛直方向で上方の位置に設置されており、この上方の供給口から流動層に適宜廃棄物が落下供給されるものであったため、次のような問題が生じていた。
【０００６】
▲１▼廃棄物の定量供給性を確保するため、従来は、定量的供給を可能とする機器類（２軸の定量供給スクリューコンベヤ等のコンベヤ、受槽、掻き取り機により構成されたもの）を供給系に設置する必要があった。このため、設置機器における可燃物の詰り、機器の不具合・故障、定期的メンテナンス等の必要性が増していた。また、機器点数の多さは、供給制御の複雑さ、設置スペースの増大、設備コストの増大の要因ともなっていた。
【０００７】
▲２▼平均的な可燃物供給量は一定であっても、供給機器の構造に応じて、炉内への可燃物の瞬時的な供給量は変動する。従来、定量供給機によって「定量供給」を行ってはいたが、完全にガス化量の変動を抑制することはできず、完全燃焼を行なわせるための空気比の設定を高くせざるを得なかった。このため、極めて安定的なガス化を達成するべく厳密な定量性の向上が求められていた。
【０００８】
▲３▼ガス化炉においては、流動層ガス化炉内を負圧に保って系外に炉内の気体成分（未燃ガス）を漏洩させないことが絶対条件であり、このシール性の確保についても万全を期さなければならない。従来では、可燃物供給系にダブルダンパやロータリバルブ等を設置してシール性を確保していた。しかし、このために、監視の負担増大、及び複雑な制御の必要性が生ずることとなっていた。
【０００９】
▲４▼また、仮に可燃物供給装置からの供給口の位置を流動層中に直接供給できるように移動させたとしても、可燃物供給系の供給量変動が何の緩衝作用も受けずにそのまま流動層中に伝わってしまい、定量性が改善されず、そればかりか従来よりも炉内圧力値が高くなっているのでシール性が確保できなくなって炉内ガスが逆流する危険が高くなってしまう。
尚、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−３３２６１４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の課題を解決するものであり、流動層炉において安定的にガス化を継続することができ、また、ガスの漏洩に対するシール性に優れた可燃物のガス化方法及び装置並びにガス化溶融システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【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、可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を定量的に押し出し、押し出された可燃物を該流動層中でガス化することを特徴とする可燃物のガス化方法にある。
流動層中に可燃物を定量的に押し出すから、炉内のガス化状態を維持・安定化させることに優れる可燃物のガス化方法を提供できる。更に安定的にガス化を行うことで得られる生成ガス、チャー、及び灰分を安定的に溶融炉に導入させることができ、溶融炉内の状態を安定的に維持することができる。また可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を供給すると、該圧縮された可燃物によって可燃物供給系のシール性を確保することができる。このため、従来、シール性を確保するために設置していたダブルダンパやロータリバルブ等が不要となる。なお可燃物供給系のシール性は、炉内ガスの炉外への漏洩を防ぐために必須の要件であるが、さらに炉外空気が炉内へリークして炉内温度を上昇させてしまうことを防止するためにも有効である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記流動層に流動媒体の循環流を形成し、該流動媒体の循環流中に前記可燃物を押し出すことを特徴とする請求項１に記載の可燃物のガス化方法にある。
流動媒体の循環流中に可燃物を押し出すから、流動媒体によって掻き取られた可燃物が流動層内に定量的に供給され、従来に比べて飛躍的に可燃物供給における定量性を向上させることができる。さらに従来のように定量的供給を可能とする機器類（２軸の定量供給スクリューコンベヤ等のコンベヤ、受槽、掻き取り機により構成されたもの）を不要とする、簡便な可燃物のガス化方法を提供できる。
前記可燃物は、沈降する流動媒体の流動層中に供給することが好ましい。可燃物を、沈降する流動媒体の流動層中に供給することにより、可燃物供給手段から流動層炉内に定量的に押し出された可燃物は流動媒体の循環流によって掻き取られるため、流動層炉内の可燃物のガス化量は極めて安定となる。さらに、沈降する流動媒体の流動層領域に可燃物が供給されるため、可燃物は速やかに流動媒体中に呑み込まれ、熱分解ガス化が速やかに行なわれる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、可燃物をガス化する流動層ガス化炉と、該可燃物を圧縮して該流動層ガス化炉内をシールしつつ定量的に該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を押し出す可燃物供給手段を備えたことを特徴とする可燃物のガス化装置にある。
可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ定量的に該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を押し出す可燃物供給手段を備えているので、炉内のガス化状態を維持・安定化させることに優れる可燃物のガス化装置を提供できる。更に安定的にガス化を行うことで得られる生成ガス、チャー、及び灰分を安定的に溶融炉に導入させることができ、溶融炉内の状態を安定的に維持することができる。また圧縮した可燃物によって可燃物供給系のシール性を確保することができるため、従来、シール性を確保するために設置していたダブルバンパやロータリバルブ等が不要となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記流動層ガス化炉は、前記流動層内に流動媒体の循環流を形成するための手段を備え、該流動媒体の循環流中に前記可燃物供給手段の供給口を設けたことを特徴とする請求項３に記載の可燃物のガス化装置にある。
流動媒体の循環流中に可燃物供給手段の供給口を設けたので、流動媒体の循環流によって可燃物が流動層炉内に掻き取られて供給されることにより、流動媒体によって可燃物が流動層内に極めて定量的に供給されるから、従来に比べて飛躍的に可燃物供給における定量性を向上させることができる。さらに従来のように定量的供給を可能とする機器類（２軸の定量供給スクリューコンベヤ等のコンベヤ、受槽、掻き取り機により構成されたもの）を不要とする、簡便な可燃物のガス化装置を提供できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記可燃物供給手段の供給口は、前記流動層中の炉内圧力値が−２〜＋１０ｋＰａＧとなる位置に設けられたことを特徴とする請求項３又は４に記載の可燃物のガス化装置にある。
これによって可燃物供給系からのガスの漏洩を効果的に防ぐことができ、炉内圧のシール性を充分に確保できる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、前記流動層ガス化炉は、水平断面が略矩形であることを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載の可燃物のガス化装置にある。
これによって本発明の可燃物のガス化装置に用いて好適な流動層炉の形状を提供できる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ定量的に該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を押し出す可燃物供給手段と、供給された可燃物をガス化する流動層ガス化炉と、該流動層ガス化炉にて得られる生成物を導入して該生成物に含まれる灰分を溶融スラグ化する溶融炉を備えたことを特徴とするガス化溶融システムにある。
可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ定量的に該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を押し出す可燃物供給手段を備えているので、流動層ガス化炉内のガス化状態を維持・安定化させることができる。そしてこの安定的にガス化を行うことで得られる生成ガス、チャー、及び灰分を安定的に溶融炉に導入させることができ、溶融炉内の状態を安定的に維持することができる。また圧縮した可燃物によって可燃物供給系のシール性を確保することができるため、従来、シール性を確保するために設置していたダブルバンパやロータリバルブ等が不要となる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、前記流動層ガス化炉は、前記流動層内に流動媒体の循環流を形成するための手段を備え、該流動媒体の循環流中に前記可燃物供給手段の供給口を設けたことを特徴とする請求項７に記載の可燃物のガス化溶融システムにある。
流動媒体の循環流中に可燃物供給手段の供給口を設けたので、流動媒体の循環流によって可燃物が流動層炉内に掻き取られて供給されることにより、流動媒体によって可燃物が流動層内に極めて定量的に供給されるから、従来に比べて飛躍的に可燃物供給における定量性を向上させることができる。さらに従来のように定量的供給を可能とする機器類（２軸の定量供給スクリューコンベヤ等のコンベヤ、受槽、掻き取り機により構成されたもの）を不要とする、簡便なガス化溶融システムを提供できる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、前記圧縮された可燃物から得られる水分を前記可燃物供給手段から搬送する搬送手段と、該搬送手段により搬送された水分を前記溶融炉から排出される排ガス中に噴霧する水分噴霧手段とを設けたことを特徴とする請求項７又は８に記載の可燃物のガス化溶融システムにある。
これによって燃焼排ガスの温度調整が行える。また場合によっては別途この水分（汚水）を処理する汚水処理設備が不要になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態にかかるガス化装置を図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一符号は同一の機器を示すものとする。図１は本発明の一実施の形態にかかるガス化装置と旋回式溶融炉とを組み合わせて構成されたガス化溶融システムを示す全体構成図である。このガス化溶融システムは、可燃物供給手段１３から流動層炉（流動層ガス化炉）２に供給された可燃物ａが、流動層炉２内においてガス化されてガスとチャーと灰分とされた後、旋回式溶融炉７において高温燃焼され、灰分を溶融処理し、一方排ガスは廃熱ボイラ２１４などを経た後に大気に放出されるように構成されている。以下このガス化溶融システム全体の概略構成をその動作とともに説明する。
【００２２】
まずごみクレーン５１によってごみピット８００からホッパー５３に投入された処理対象の可燃物ａは、破砕機１２によって破砕された後、搬送コンベア５５によって可燃物供給手段（一軸の圧縮フィーダ）１３に供給された後、水平断面が略矩形の流動層炉２に定量供給される。なお前記破砕処理は、可燃物ａを可燃物供給手段１３においてスムーズに圧縮して十分なシール効果を発揮するために必要である。もちろんホッパー５３に投入される可燃物ａが、すでに破砕済であったり、元々破砕不要な性状であれば、破砕機１２は不要となる。
【００２３】
水分の多い可燃物処理を考慮して、可燃物供給手段１３から発生する汚水は汚水ドレン５７を介して汚水処理溜め５９に抜き出す。可燃物供給手段１３は可燃物ａを圧縮するので、水分の多い可燃物ａに対しては、含有する水分を圧搾脱水する圧搾脱水手段を兼ねている。なお圧搾脱水手段は可燃物供給手段１３とは別に設置してもよい。この圧搾脱水手段により得られた脱水分である汚水は、第二導管６１によって例えば旋回式溶融炉７から排出される排ガスの温度調整のために、可燃ガスを溶融炉７に導入する第一導管６０とは別に、旋回式溶融炉７の三次チャンバ１０に導入される。これによってガス化装置２の後段における溶融炉７にて可燃ガス組成変動による溶融炉７の温度の維持・調整制御が可能となり、場合によっては別途汚水処理設備が必要なくなる。またこの汚水は、併設された水処理施設にて処理を行った後、この処理水を施設内にて例えば下記する水槽２１の水として用いて水の有効利用を図ることや、直接汚水を流動層炉２のフリーボード６へ散水ノズル５０２を介して供給することで流動層炉内の温度を調整することも可能である。
【００２４】
一方可燃物ａが定量供給された流動層炉２下部に設置した風箱３Ａ，３Ｂには各々一次ガス（流動化ガス）ｂ１，ｂ２が送入され、分散板４を経て上方に向かってガスを吹き出すことで、分散板４上に流動媒体の循環流、即ち質量速度の比較的小さい流動化ガスｂ１と質量速度の比較的大きい流動化ガスｂ２を炉底部より供給して、沈降する流動媒体の流動層３０１と活発に上昇する流動媒体の流動層３００とを形成し、該沈降する流動媒体の流動層３０１と該活発に上昇する流動媒体の流動層３００との間を流動媒体が循環する流動媒体の循環流を形成している。
【００２５】
約４５０℃〜６５０℃に維持される流動層５の沈降する流動層３０１に可燃物供給手段１３より直接供給された可燃物ａは、この沈降する流動層３０１に呑み込まれつつ熱分解ガス化され、該ガス化によりガス、タール、チャー、灰分を生成する。そして、流動媒体の循環流によりチャーが流動層３０１内にて微粒子とされ、ガスに同伴してフリーボード６に移行する。また、流動層炉２の炉底の排出口（不燃物排出シュート）２０１から不燃物が流動媒体と共に排出される。不燃物中の金属類は、流動層５内が還元的な雰囲気に維持されているため、未酸化で付着物が除かれた状態で回収され得る。流動層炉２の炉底から排出された不燃物と流動媒体は不燃物排出装置２０２から分別装置２０４に移送されて磁力選別乃至機械的に分級された後に、流動媒体はコンベア２０３によって流動層炉２に戻され、不燃物は選別装置２０５に移送されて金属と不燃物に選別される。流動層炉２のフリーボード６の温度は、６５０℃〜８５０℃に維持されるように、例えばフリーボード６に空気を供給し、また汚水５００をフリーボード６上部よりに設けた散水ノズル５０２を介して供給することで制御される。この汚水５００は、ごみピット汚水５０１を混合することもできる。
【００２６】
この実施の形態では流動層炉２として水平断面が略矩形で不燃物排出口２０１を１つにしたタイプを用いたので、例えば特許文献１の図５に示すような不燃物排出口が二つ以上あるタイプを用いた場合に比べ、複数の不燃物排出口２０１を集合させる装置が不要であるばかりか、排出口２０１である垂直な不燃物排出シュートのみでよいので、不燃物排出性能及びシール性能に優れ、またコストの大幅な削減が可能である。
【００２７】
次に微粉状のチャーや灰分を同伴した生成ガス４００は、第一導管６０を通して旋回式溶融炉７の一次室８に一次室８の軸線を中心とする仮想円の円周に対して略接線方向に供給され、一次室８の側面に設けられたノズルｋから供給される予熱ガス（下記する空気予熱器２１５から供給される）と混合されるとともに旋回流を形成し、およそ１３００℃から１４００℃程度の高温にて反応する。なお一次室８と二次室９には、昇温用バーナ１５，１６が設置され、必要に応じて補助燃料が燃焼される。
【００２８】
そして生成ガス４００に同伴された灰分は旋回式溶融炉７内の高温雰囲気下にてスラグ化し、その多くは旋回流の遠心力により炉壁面に形成された溶融スラグ層に補足される。この溶融スラグ層により、炉壁面のセルフコーティングが行なわれるから、炉壁面の保護がなされる。また、重力の作用により下方に流下した溶融スラグは、二次室９の出口乃至溶融炉底部に設けられたスラグ排出口１１から排出され、水槽２１の水中に受け入れられ急冷され、スラグコンベア１９によって連続的にスラグｇとして系外に搬出される。
【００２９】
なお、溶融スラグをスラグ排出口１１から直接水槽２１に落下させると、スラグコンベア１９にて運搬されるスラグ粒の大きさが不揃いとなったり、大きなスラグ塊が落下した時に大量の発生水蒸気により炉内圧の上昇を招いたりする恐れがあるが、この問題を解決するには、例えばスラグ排出口１１から落下した溶融スラグを、その上を水（例えば水槽２１から供給する水）が流れる滑り台のような水砕トラフ上の水流中で急冷して小粒状のスラグ粒とした後に水とともに水槽２１に導くようにすればよい。
【００３０】
一方二次室９から排出されるガス中に残留する未燃分は、三次室１０にてさらに下記する空気予熱器２１５から供給される三次ガスと反応し完全燃焼した後に、旋回式溶融炉７から排出され、この排ガス２１３は、高温二次空気予熱器２２８、廃熱ボイラ２１４、空気予熱器２１５、エコノマイザ２１６、第一，第二集塵器２１７，２２１、誘引通風器２２２、排ガス再加熱器２２３、触媒塔２２６、煙突２２７を経て大気へ放出される。エコノマイザ２１６から出た排ガス２１３は、必要に応じて第一集塵器２１７に入る前に、消石灰等の中和剤２１９、薬剤又は活性炭２１８を添加される。ボイラ給水がエコノマイザ２１６へ供給され、予熱された後、廃熱ボイラ２１４で加熱されて蒸気（スチーム）にされ、例えば蒸気タービンを駆動するなどに利用される。空気が空気予熱器２１５へ供給され、加熱された後、空気管２１１を介して旋回式溶融炉７の各部分、及び必要な場合はフリーボード６にも供給される。なお、廃熱ボイラ２１４にて回収された蒸気は、流動層炉２乃至溶融炉７にガスに混合して導入することもできる。また空気予熱器２１５で加熱された空気は、流動層炉２の排出口２０１の外周に設けた空気ジャケットでさらに加熱した後に空気管２１１を介して旋回式溶融炉７等に供給しても良い。
【００３１】
廃熱ボイラ２１４、エコノマイザ２１６、及び空気予熱器２１５の底部に溜まる微粒子１８０，１８１，１８２、第一集塵器２１７において分離される飛灰１８３は、処理器１９０において薬品により処理される。また、飛灰１８３は、旋回式溶融炉７におけるスラグ化率を向上させるため、流動層炉２又は旋回式溶融炉７へ戻すこともできる。
【００３２】
図１の装置においては、流動層炉２の燃焼反応が低空気比（すなわち、可燃物の完全燃焼に必要な空気量を１．０としたときの空気量が約０．４以下）による低温部分燃焼とされ、流動層温度が４５０℃〜６５０℃に維持されることにより、高熱量の可燃ガスを発生させることができる。また、低空気比により還元雰囲気で燃焼が行なわれるので、不燃物中に鉄、アルミが未酸化の有価物として得られる。流動層炉２で発生された高熱量の可燃ガス及びチャーは、旋回式溶融炉７において、１３００℃〜１５００℃、好ましくは１３５０℃程度の高温での反応を行なうことができ、灰を溶融させ、ダイオキシンを分解させることができる。一次室８は、上端に昇温用バーナ１５を備えるとともに、空気予熱器２１５（及び酸素製造装置）からの予熱ガス（空気、酸素、酸素富活空気）を軸線のまわりに旋回するように供給する複数の空気ノズルｋを備える。二次室９は、一次室８とその下端で連通されるとともに、二次室９の下方部分に配置され溶融灰分を排出可能なスラグ排出口１１、一次室８と連通する部分の付近に配置される昇温用バーナ１６、及び予熱ガスを供給する空気ノズルｋを備える。
【００３３】
本発明においては、流動層炉２を低空気比低温度（４５０℃〜６５０℃）とし、発熱を最小限に抑えて、ゆるやかに燃焼させることにより、可燃分を多量に含む生成ガス４００を得ることができ、ガス、タール、チャーの可燃分の大部分を生成ガス４００として次段の溶融炉７において利用できる。なお図１において溶融炉として旋回式溶融炉７を用いる場合を示したが、これに限定されるものではなく、溶融炉として別異のものを用いることも可能である。この場合、排ガス処理フローは図１のものと同一とすることもできる。
【００３４】
図２は前記図１に示すガス化溶融システムの内の流動層炉（可燃物のガス化装置）２の部分を拡大して示す概略構成図である。同図に示すようにこの可燃物のガス化装置においては、一軸の圧縮フィーダからなる可燃物供給手段１３の供給口１４を、流動層炉２の流動層５を構成する流動媒体の循環流中に、特にこの実施の形態では沈降する流動媒体の流動層３０１領域の略界面に、接続している。
【００３５】
ここで可燃物供給手段１３は、先（供給口１４方向）に向かって供給路１３１の内径を絞るとともに、供給路１３１内に軸（一軸）１３２に螺旋状の羽根１３３を取り付けた回転送り部材１３５を収納し、回転送り部材１３５の軸１３２の一端をモータ等の駆動手段１３９に接続して構成されている。さらに羽根１３３のピッチは先に行くほど狭くされているので、可燃物ａを所定の圧縮率（圧縮率とは圧縮前の可燃物の嵩密度と圧縮後の可燃物の嵩密度の比率であり、その値は可燃物の性質によるが、例えば４０〜１００％）に圧縮した状態で供給口１４から流動媒体の循環流中に押し出すことができる。そして供給口１４から流動媒体中へ定量的に押し出された可燃物ａは、図３に示すように、流動媒体の循環流によって掻き取られ、流動媒体中に取り込まれる。特にこの実施の形態のように可燃物ａを沈降する流動媒体の流動層３０１領域（特にその略界面）に、即ち流動媒体の下降循環流中に直接供給すれば、可燃物ａに対して流動媒体が与える抗力が大きくなり、供給口１４から押し出される可燃物ａの掻き取りの定量性が向上する。つまり可燃物ａの供給安定性が向上するので、ガス化溶融施設トータルとして低空気比（およそ１．３）での完全燃焼を従来よりも安定して行うことができる。またこの流動媒体の循環流は、掻き取った可燃物やその燃焼熱を速やかに流動層内に拡散させる効果もあるので、供給口付近の流動層が局所的に高温になることがなく、層内全体にわたって厳格に温度を監視・制御する必要がない。図４（ａ）は特許文献１のように可燃物を流動層の上方から流動層へ落下させて供給する可燃物供給方法を用いた場合の燃焼排ガス（旋回式溶融炉から排出された後のガス）２１３中のＯ２濃度とＣＯ濃度の測定値を示す図であり、図４（ｂ）は図１，２に示すような可燃物供給方法を用いた場合の燃焼排ガス（旋回式溶融炉７から排出された後のガス）２１３中のＯ２濃度とＣＯ濃度の測定値を示す図である。両図に示すように、本発明にかかる可燃物供給方法を用いた場合の方が、同じＯ２濃度（即ち同じ空気比）において、完全燃焼を従来よりも安定して行うことができることが分かる。
【００３６】
これにより従来可燃物ａの安定供給のために設置していたコンベヤ、受槽、掻き取り機等が不要となる。さらに圧縮した可燃物ａを供給口１４から流動層５中へ供給するので、可燃物ａ自体が供給口１４をシールし、このため従来シールのために設置していたダブルダンパ、ロータリーバルブ等が不要となる。流動層炉２内の鉛直方向の圧力分布は、図２に示すように、フリーボード６内では−２〜−１ｋＰａＧ程度で一定であるが、流動層５内においては界面より下方に向かうほど流動媒体の重量がかかるので、炉内圧力（流動層内圧力）が急激に上昇していき、流動層５の最深部の圧力はフリーボード６内圧力よりも１０ｋＰａＧ以上高くなる。しかし、可燃物供給手段１３により圧縮された可燃物ａにより十分なシールを行うことができるため、炉内圧力値が−２〜＋１０ｋＰａＧとなる位置に供給口１４を設置することにより、炉内ガスの炉外への漏洩を防ぐことができる。さらに炉外空気が炉内へリークして炉内温度を上昇させてしまうことも同時に防止される。これらのことから可燃物供給系が大幅に簡素化でき、また可燃物供給位置を下げることができるので、設備スペースとコストの両面で大きな削減効果がある。また図２における弁４０１は、緊急停止時などに、可燃物供給系内の空間に可燃ガスが入り込んできた場合、この可燃ガスを速やかに排出し、爆発の危険を回避するために操作する弁である。
【００３７】
なおフリーボード６部分の炉内圧力は、図１に示すダンパ２３０のダンパ開度によって制御できる。例えばこのダンパ開度を上げるほど誘引通風器２２２の吸引効果が強まるので、ガス化炉（フリーボード６）内圧力をより負圧にできる。
【００３８】
ところで供給路１３１の根元側部分の下部には、水分の比較的多い可燃物ａを圧縮・移送した際に生じる脱水汚水を図１に示す汚水ドレン５７に抜く配管１３８が接続されている。ここでは、水分の比較的多い可燃物は自動的に脱水されるので、低カロリーのごみに対しても旋回式溶融炉７内でのスラグの溶融に必要とされる温度を維持することができる。
【００３９】
また上記実施の形態においては、流動層炉２としてその水平断面が略矩形の流動層炉２を用いたが、流動層炉２の上部のフリーボード６の部分はこの形状でなくても良く、たとえばその水平断面を円形等の他の形状にしてもよい。即ち図２に示す流動層炉２の内、少なくとも流動層５の循環流を形成する部分の領域Ｓ１の水平断面を略矩形にすれば良く、その上の領域Ｓ２はどのような形状にしても良い。
【００４０】
また本発明に用いる流動層炉２は図２に示す構造の流動層炉２に限定されず、他の各種形状・構造であってもよいことは言うまでもない。図５，図７には他の各種形状・構造の流動層炉２の例を示している。これらの図において図２に示す流動層炉２と同一又は相当部分には同一符号を付している。
【００４１】
即ち図５に示す流動層炉２は、不燃物排出口２０１が二つあるタイプであり、風箱３Ａの両側に風箱３Ｂ，３Ｂを設置することで、分散板４上の流動層５の中央において質量速度の比較的小さい流動化ガスｂ１を、分散板４上の流動層５の両側において質量速度の比較的大きい流動化ガスｂ２を供給して、中央に沈降する流動媒体の流動層３０１を、その両側に活発に上昇する流動媒体の流動層３００を形成し、両流動層３０１，３００の間を流動媒体が循環する流動媒体の循環流を形成している。
【００４２】
そしてこの流動層炉２においても、沈降する流動媒体の流動層３０１の中（特にその略界面）に直接可燃物を供給するため、可燃物供給手段１３の供給口１４を、沈降する流動媒体の流動層３０１の中（特にその略界面）に接続している。図５では流動層炉２の紙面奥側の側壁に可燃物供給手段１３の供給口１４を接続した状態を示している。このように構成しても、流動媒体によって掻き取られた可燃物が流動層５内に定量的に供給されるから、従来に比べて飛躍的に可燃物供給における定量性を向上させることができ、流動層炉２内のガス化状態を維持・安定化させることに優れる可燃物のガス化方法を提供できる。なおこの流動層炉２もその水平断面を略矩形状に形成しているが、矩形状にするのは少なくとも流動層５の循環流を形成する部分の領域Ｓ１だけで良く、その上の領域Ｓ２（フリーボード６の部分）はどのような形状にしても良い。
【００４３】
図６は図５に示す流動層炉２を用いた他のガス化溶融システムの全体構成図である。このガス化溶融システムにおいても、ごみクレーン５１によってごみピット８００からホッパー５３に投入された処理対象の可燃物ａは、破砕機１２によって破砕された後、搬送コンベア５５によって可燃物供給手段（一軸の圧縮フィーダ）１３に供給された後、前記流動層炉２に定量供給される。なお前記破砕処理は、可燃物ａを可燃物供給手段１３においてスムーズに圧縮して十分なシール効果を発揮するために必要である。もちろんホッパー５３に投入される可燃物ａが、すでに破砕済であったり、元々破砕不要な性状であれば、破砕機１２は不要となる。
【００４４】
水分の多い可燃物処理を考慮して、可燃物供給手段１３から発生する汚水は汚水ドレン５７を介して汚水処理溜め５９に抜き出す。可燃物供給手段１３は可燃物ａを圧縮するので、水分の多い可燃物ａに対しては、含有する水分を圧搾脱水する圧搾脱水手段を兼ねている。なお圧搾脱水手段は可燃物供給手段１３とは別に設置してもよい。この圧搾脱水手段により得られた脱水分である汚水は、第二導管６１によって例えば旋回式溶融炉７から排出される排ガスの温度調整のために、可燃ガスを溶融炉７に導入する第一導管６０とは別に、旋回式溶融炉７の三次チャンバ１０に導入される。これによってガス化装置２の後段における溶融炉７にて可燃ガス組成変動による溶融炉７の温度の維持・調整制御が可能となり、場合によっては別途汚水処理設備が必要なくなる。またこの汚水は、併設された水処理施設にて処理を行った後、この処理水を施設内にて例えば下記する水槽２１の水として用いて水の有効利用を図ることや、直接汚水を流動層炉２のフリーボード６へ散水ノズル５０２を介して供給することで流動層炉内の温度を調整することも可能である。
【００４５】
流動層炉２に定量供給された可燃物ａは、流動層炉２でガス化されてガスとチャーと灰分とされた後、前記図１に示すガス化溶融システムと同様に、旋回式溶融炉７において高温燃焼され、灰分を溶融処理し、一方排ガスは廃熱ボイラ２１４などを経た後に大気に放出される。
【００４６】
また図７に示す流動層炉２は、流動層炉２の内部の両側にそれぞれ風箱３，３を設置してその中央に一つの不燃物排出口２０１を設置したタイプであり、両側の分散板４，４上にそれぞれ質量速度の比較的小さい流動化ガスｂ１と質量速度の比較的大きい流動化ガスｂ２とを供給し、それぞれの分散板４，４上で沈降する流動媒体の流動層３０１と活発に上昇する流動媒体の流動層３００を形成して両流動層３０１，３００の間を流動媒体が循環する流動媒体の循環流を形成している。なお、流動層炉２の両側に可燃物供給手段１３を設置することもできる。
【００４７】
そしてこの流動層炉２においても、沈降する流動媒体の流動層３０１の中（特にその略界面）に直接可燃物を供給するため、前記可燃物供給手段１３の供給口１４を、沈降する流動媒体の流動層３０１の中（特にその略界面）に接続している。このように構成しても、流動媒体によって掻き取られた可燃物が流動層５内に定量的に供給されるから、従来に比べて飛躍的に可燃物供給における定量性を向上させることができ、流動層炉２内のガス化状態を維持・安定化させることに優れる可燃物のガス化方法を提供できる。なおこの流動層炉２の場合、流動層５の表面近傍の中央に、ディフレクタＤｆを設置しても良い。またこの流動層炉２においてもその水平断面を略矩形状に形成しているが、矩形状にするのは少なくとも流動層５の循環流を形成する部分の領域Ｓ１だけで良く、その上の領域Ｓ２（フリーボード６の部分）はどのような形状にしても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載の発明によれば、流動層中に可燃物を定量的に押し出すから、炉内のガス化状態を維持・安定化させることに優れる可燃物のガス化方法を提供できる。更に安定的にガス化を行うことで得られる生成ガス、チャー、及び灰分を安定的に溶融炉に導入させることができ、溶融炉内の状態を安定的に維持することができる。また可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を供給すると、該圧縮された可燃物によって可燃物供給系のシール性を確保することができる。このため、従来、シール性を確保するために設置していたダブルダンパやロータリバルブ等が不要となる。なお可燃物供給系のシール性は、炉内ガスの炉外への漏洩を防ぐために必須の要件であるが、さらに炉外空気が炉内へリークして炉内温度を上昇させてしまうことを防止するためにも有効である。
【００４９】
（２）請求項２に記載の発明によれば、流動媒体の循環流中に可燃物を押し出すから、流動媒体によって掻き取られた可燃物が流動層内に定量的に供給され、従来に比べて飛躍的に可燃物供給における定量性を向上させることができる。さらに従来のように定量的供給を可能とする機器類（２軸の定量供給スクリューコンベヤ等のコンベヤ、受槽、掻き取り機により構成されたもの）を不要とする、簡便な可燃物のガス化方法を提供できる。
【００５０】
（３）請求項３に記載の発明によれば、可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ定量的に該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を押し出す可燃物供給手段を備えているので、炉内のガス化状態を維持・安定化させることに優れる可燃物のガス化装置を提供できる。更に安定的にガス化を行うことで得られる生成ガス、チャー、及び灰分を安定的に溶融炉に導入させることができ、溶融炉内の状態を安定的に維持することができる。また圧縮した可燃物によって可燃物供給系のシール性を確保することができるため、従来、シール性を確保するために設置していたダブルバンパやロータリバルブ等が不要となる。
【００５１】
（４）請求項４に記載の発明によれば、流動媒体の循環流中に可燃物供給手段の供給口を設けたので、流動媒体の循環流によって可燃物が流動層炉内に掻き取られて供給されることにより、流動媒体によって可燃物が流動層内に極めて定量的に供給されるから、従来に比べて飛躍的に可燃物供給における定量性を向上させることができる。さらに従来のように定量的供給を可能とする機器類（２軸の定量供給スクリューコンベヤ等のコンベヤ、受槽、掻き取り機により構成されたもの）を不要とする、簡便な可燃物のガス化装置を提供できる。
【００５２】
（５）請求項５に記載の発明によれば、可燃物供給系からのガスの漏洩を効果的に防ぐことができ、炉内圧のシール性を充分に確保できる。
【００５３】
（６）請求項６に記載の発明によれば、本発明の可燃物のガス化装置に用いて好適な流動層炉の形状を提供できる。
【００５４】
（７）請求項７に記載の発明によれば、可燃物を圧縮して流動層ガス化炉内をシールしつつ定量的に該流動層ガス化炉内の流動層中に該可燃物を押し出す可燃物供給手段を備えているので、流動層ガス化炉内のガス化状態を維持・安定化させることができる。そしてこの安定的にガス化を行うことで得られる生成ガス、チャー、及び灰分を安定的に溶融炉に導入させることができ、溶融炉内の状態を安定的に維持することができる。また圧縮した可燃物によって可燃物供給系のシール性を確保することができるため、従来、シール性を確保するために設置していたダブルバンパやロータリバルブ等が不要となる。
【００５５】
（８）請求項８に記載の発明によれば、流動媒体の循環流中に可燃物供給手段の供給口を設けたので、流動媒体の循環流によって可燃物が流動層炉内に掻き取られて供給されることにより、流動媒体によって可燃物が流動層内に極めて定量的に供給されるから、従来に比べて飛躍的に可燃物供給における定量性を向上させることができる。さらに従来のように定量的供給を可能とする機器類（２軸の定量供給スクリューコンベヤ等のコンベヤ、受槽、掻き取り機により構成されたもの）を不要とする、簡便なガス化溶融システムを提供できる。
【００５６】
（９）請求項９に記載の発明によれば、燃焼排ガスの温度調整が行える。また場合によっては別途この水分（汚水）を処理する汚水処理設備が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる可燃物のガス化装置を用いて構成されたガス化溶融システムを示す全体構成図である。
【図２】図１に示すガス化溶融システムの内の流動層炉（ガス化装置）２の部分の拡大概略構成図である。
【図３】供給口１４部分の拡大図である。
【図４】図４（ａ），（ｂ）はそれぞれ、従来の可燃物供給方法を用いた場合と、図１，２に示す可燃物供給方法を用いた場合の、燃焼排ガス中のＯ２濃度とＣＯ濃度の測定値を示す図である。
【図５】他の流動層炉２の拡大概略構成図である。
【図６】図５に示す流動層炉２を用いた他のガス化溶融システムの全体構成図である。
【図７】他の流動層炉２の拡大概略構成図である。
【符号の説明】
ａ  可燃物
ｂ１，ｂ２  流動化ガス
２  流動層炉（可燃物のガス化装置）
３Ａ，３Ｂ  風箱（流動化ガス供給手段）
４  分散板（流動化ガス供給手段）
５  流動層
６  フリーボード
７  旋回式溶融炉（溶融炉）
８  一次室
９  二次室
１０  三次室
１１  スラグ排出口
１２  破砕機
１３  可燃物供給手段
１４  供給口
１５，１６  昇温用バーナ
１９  スラグコンベア
２１  水槽
ｇ  スラグ
５１  ごみクレーン
５３  ホッパー
５５  搬送コンベア
５７  汚水ドレン
５９  汚水処理溜め
６０  第一導管
６１  第二導管
１３１  供給路
１３２  軸
１３３  羽根
１３５  回転送り部材
１３８  配管
１３９  駆動手段
１８０，１８１，１８２  微粒子
１８３  飛灰
１９０  処理器
２０１  排出口
２０２  不燃物排出装置
２０３  コンベア
２０４  分別装置
２０５  選別装置
２１１  空気管
ｋ  空気ノズル
２１３  排ガス
２１４  廃熱ボイラ
２１５  空気予熱器
２１６  エコノマイザ
２１７  第一集塵器
２１８  薬剤又は活性炭
２１９  中和剤
２２１  第二集塵器
２２２  誘引通風器
２２３  排ガス再加熱器
２２４  高圧蒸気
２２６  触媒塔
２２７  煙突
２２８  高温二次空気予熱器
２３０  ダンパ
３００  上昇する流動層
３０１  沈降する流動層
４００  生成ガス
４０１  弁
５００  汚水
５０１  ごみピット汚水
５０２  散水ノズル
８００  ごみピット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004256598.tif 000007
【図６】
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【図７】
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