(57)【要約】【課題】本発明は、正圧で操業しても、廃棄物投入装置からのガス漏れを完全に防止可能なガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れ防止方法及び廃棄物投入装置を提供することを目的としている。【解決手段】ガス化溶融炉の本体へ、ホッパ及びプッシャを備えた投入装置を介して廃棄物を供給するに際して、前記投入装置の出口からガス化溶融炉の本体間で廃棄物から蒸発した水蒸気を冷却して凝縮させ、その凝縮物で廃棄物層内の間隙を埋めるようにした。【選択図】　　　　図１
2004003823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化溶融炉の本体へ、ホッパ及びプッシャを備えた投入装置を介して廃棄物を供給するに際して、
前記投入装置の出口からガス化溶融炉の本体間で廃棄物から蒸発した水蒸気を冷却して凝縮させ、その凝縮物で廃棄物の間隙を埋めることを特徴とするガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れ防止方法。
【請求項２】
ガス化溶融炉の本体へ、ホッパ及びプッシャを備えた投入装置を介して廃棄物を供給するに際して、
前記ホッパの開口でガス漏れを検出し、そのガス漏れ量に応じて調整した量の水分を前記廃棄物に噴霧して該廃棄物中の水分を高めると共に、投入装置の出口からガス化溶融炉の本体間で廃棄物から蒸発した水蒸気を冷却して凝縮させ、その凝縮物で廃棄物の間隙を埋めることを特徴とするガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れ防止方法。
【請求項３】
前記ガス漏れ量を、前記ホッパの開口周辺での大気中ＣＯ濃度で判定することを特徴する請求項２記載のガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れ防止方法。
【請求項４】
前記投入装置出口とガス化溶融炉の本体との間の廃棄物通路の外周壁を、廃棄物中水分の蒸発が促進するよう間接加熱することを特徴とする請求項２〜３のいずれかに記載のガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れ防止方法。
【請求項５】
上部が開口し、廃棄物を受け入れるホッパと、該ホッパの底部に設けられた廃棄物を押し出すプッシャと、該廃棄物をガス化溶融炉の本体へ導く廃棄物通路とを備えたガス化溶融炉の廃棄物投入装置において、
前記廃棄物通路に冷却手段を備えたことを特徴とするガス化溶融炉の廃棄物投入装置。
【請求項６】
上部が開口し、廃棄物を受け入れるホッパと、該ホッパの底部に設けられた廃棄物を押し出すプッシャと、該廃棄物をガス化溶融炉の本体へ導く廃棄物通路とを備えたガス化溶融炉の廃棄物投入装置において、
前記ホッパの開口部近傍でガス成分を測定するガス濃度計と、前記廃棄物通路の入側に設けられ、廃棄物に散水するスプレーノズルと、前記廃棄物通路の冷却手段とを備えると共に、前記ガス濃度計での測定値に基づき散水量を決定し、スプレーノズルへ連なる開閉弁の開度を調整する水量制御器とを備えることを特徴とするガス化溶融炉の廃棄物投入装置。
【請求項７】
前記廃棄物通路の冷却手段が水冷ジャケットであることを特徴とする請求項４又は５記載のガス化溶融炉の廃棄物投入装置。
【請求項８】
前記冷却手段とガス化溶融炉との間の廃棄物通路の外周壁に、該外周壁を間接加熱する熱源を設けたことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のガス化溶融炉の廃棄物投入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れ防止方法及び廃棄物投入装置に係わり、詳しくは、ごみや廃棄物を無害化処理するガス化溶融炉へ、処理対象の廃棄物等を供給するために設けられた廃棄物投入装置からのガス漏れを防止する技術及び防止対策を施した新規な廃棄物投入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ごみや廃棄物の減容化及び無害化を同時に実現可能なガス化溶融炉が注目されている（例えば、図４参照）。このようなガス化溶融炉１は、ほとんどが従来より炉内圧を負圧として操業されている。そして、処理対象物の廃棄物２等を該ガス化溶融炉１へ装入する投入装置３には、ホッパ７から炉内に過剰な空気が入らないように、図３（ａ）及び（ｂ）に示すプッシャ４及びダンパ５の組合せ、ロータリバルブ６等の機械的な仕切手段を設け、これら仕切手段と廃棄物２自体の層厚とによってガスシールを行うようにしている。
【０００３】
ところで、負圧で運転する場合には、上記したシールでも十分にその役割を果たしていたが、ガス化溶融炉では可燃性ガスを発生し、空気が進入すると爆発の危険性があることから、正圧で操業するガス化溶融炉が増加している。この正圧での操業に対しては、上記したダンパ５、ロータリバルブ６等の仕切手段と廃棄物２自体の層厚とによるシールでは、多少なりとも間隙があるので、炉内からのガスが廃棄物投入装置のホッパ開口に漏れる場合があった（ただし、ホッパ内は換気されているので、外部環境を悪化することはない）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、正圧で操業しても、廃棄物投入装置からのガス漏れを完全に防止可能なガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れ防止方法及び廃棄物投入装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００６】
すなわち、本発明は、ガス化溶融炉の本体へ、ホッパ及びプッシャを備えた投入装置を介して廃棄物を供給するに際して、投入装置の出口からガス化溶融炉の本体間で廃棄物から蒸発した水蒸気を冷却して凝縮させ、その凝縮物で廃棄物層内の間隙を埋めることを特徴とするガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れ防止方法である。ここで、前記水蒸気に加えて廃棄物のガス化成分も冷却して凝固することがある。また、本発明では、前記ホッパの開口でガス漏れを検出し、そのガス漏れ量に応じて調整した量の水分を前記廃棄物に噴霧して該廃棄物中の水分を高めると共に、投入装置の出口からガス化溶融炉の本体間で廃棄物から蒸発した水蒸気を冷却して凝縮し、その凝縮物で廃棄物の間隙を埋めることが好ましい。この場合、前記ガス漏れ量を、前記ホッパの開口周辺での大気中ＣＯ濃度で判定するのが好適であり、前記水分として水や水蒸気が利用でき、さらに汚泥又はスラリーを含んでいても良い。
【０００７】
さらに、本発明では、前記投入装置出口とガス化溶融炉の本体との間の廃棄物通路の外周壁を、廃棄物中水分の蒸発が促進するよう間接加熱するのが良い。間接加熱にあたっては、外周壁に熱風や水蒸気等の熱流体の流通路を設けても良いし、あるいは電気ヒータやマイクロ波印加装置等、電気加熱をしても良い。
【０００８】
また、本発明は、上部が開口し、廃棄物を受け入れるホッパと、該ホッパの底部に設けられた廃棄物を押し出すプッシャと、該廃棄物をガス化溶融炉の本体へ導く廃棄物通路とを備えたガス化溶融炉の廃棄物投入装置において、前記廃棄物通路の冷却手段とを備えることを特徴とするガス化溶融炉の廃棄物投入装置である。また、本発明では、前記ホッパの開口部近傍でガス成分を測定するガス濃度計と、前記廃棄物通路の入側に設けられ、廃棄物に散水するスプレーノズルと、前記廃棄物通路の冷却手段とを備えると共に、前記ガス濃度計での測定値に基づき散水量を決定し、スプレーノズルへ連なる開閉弁の開度を調整する水量制御器とを備えることが好ましい。この場合、前記廃棄物通路の入側に、該通路を遮断自在にするダンパを設けたり、あるいは前記ホッパの底部に設けられた廃棄物を押し出すプッシャ及び前記廃棄物通路の入側に設けた通路を遮断自在にするダンパに代え、ロータリバルブを設けても良い。また、前記廃棄物通路の冷却手段が水冷ジャケットであることが好ましい。さらに、本発明では、前記冷却手段とガス化溶融炉との間の廃棄物通路の外周壁に、該外周壁を間接加熱する熱源を設けるのが好ましい。
【０００９】
本発明では、ガス化溶融炉の廃棄物投入装置において、炉内からの輻射熱又はその他の加熱源により、該廃棄物中の水分を蒸発させた後、炉へ廃棄物を導く通路でその発生した蒸気を冷却して凝縮し、その凝縮物で廃棄物の間隙を埋めるようにするので、十分なシール性を確保できるようになる。廃棄物自身の水分が少ない場合は、廃棄物に水分を噴霧し、廃棄物の水分を高めることにより上記効果が得られる。また、本発明では、水の噴霧量をガス濃度計で測定したガス漏れ量に応じて調整するようにしたので、従来のようなダンパやロータリバルブを利用しなくても、廃棄物投入装置からのガス漏れがほぼ完全に防止できるようになる。このとき、廃棄物通路の冷却手段とガス化溶融炉の間で、廃棄物通路の外周壁に熱源を設けると、廃棄物中の水分を廃棄物通路中で十分蒸発させることができ、冷却手段で多量の水蒸気を凝縮できるようになる。これにより、廃棄物中の含水量が比較的少ない場合でも廃棄物投入装置からのガス漏れ防止効果が大きい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
まず、発明者は、図１に示したような上部が開口し、廃棄物２を受け入れるホッパ７と、該ホッパ７の底部に設けられた廃棄物２を押し出すプッシャ４と、廃棄物２をガス化溶融炉１の本体へ導く廃棄物通路９とを備えた廃棄物投入装置３を用い、圧縮した廃棄物２をガス化溶融炉１へ供給し、炉内を２０〜３０ｋＰａの正圧にして操業を行い、該廃棄物投入装置３からのガス漏れの実態を調査した。その結果、炉内のガスが廃棄物投入装置３内を通過して、ホッパ７より炉外に漏れ出すことがあった。そのような場合、従来は、漏れ出すガスを換気装置で屋外に排出すると共に、廃棄物２の処理量を減らして、炉内圧力を低減する対策を行ってきたが、ガス中毒やガス爆発の恐れがあるばかりでなく、処理量の低減等の問題が発生していた。
【００１２】
そこで、発明者は、ガス漏れの原因が廃棄物の間隙であることを突きとめ、ガス漏れを防止するために、廃棄物に含まれる水分を利用できることに着眼した。つまり、投入装置の出口からガス化溶融炉の本体間で廃棄物に含まれる水を蒸発させ、この水蒸気を冷却して凝縮させ、その凝縮物でガス漏れの原因である廃棄物の間隙を埋めることによりガス漏れを防止できると考えた。そして、図２（ａ）に示すように、廃棄物２中の水分は、炉内からの輻射熱（又はその他の加熱源を設けても良い）により蒸発し、廃棄物２の間隙１４に充満するが、その間隙１４を通って炉内からのガスが漏れる。そこで、本発明では、図２（ｂ）に示すように、前記の廃棄物通路９でその発生した蒸気１５を冷却して凝縮し、その凝縮物で廃棄物２の間隙１４を埋めるようにする。ここで、蒸気１５は、廃棄物の水分に由来する水蒸気以外に廃棄物成分自体がガス化した蒸気も含んでも良い。具体的な冷却手段としては、該廃棄物通路９を水冷ジャケット１６で形成すれば良い。このようにすることで、ガス漏れをある程度防止することが可能となった。しかしながら、廃棄物の種類によっては、この上記した方法でも、まだガス漏れの生じることが多かった。
【００１３】
そこで、完全にガス漏れを解決するには、ガス漏れ量を測定することが必要と考え、廃棄物投入装置３の前記ホッパ７の開口部近傍に、微量な量のガス成分を連続的に測定できるガス濃度計１０（この場合は、測定対象成分はＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２Ｓ）を設置し、測定した成分濃度の大小でガス漏れ量を評価するようにした。なお、ガス濃度計としては、連続測定が可能なもので、環境への負荷を考慮すると、ＣＯ濃度計が好ましい。そして、発明者は、それらガス濃度の測定結果を解析し、廃棄物２中の水分量が少ないとガス漏れ量が多くなり、水分量が多くなるとガス漏れ量が少なくなることを知見した。これにより、水分量の少ない廃棄物には、水を噴霧するとガス漏れを防止できると考えた。ただし、その水の使用量は極力減らして効率の良いシールにすることを模索し、前述のように、廃棄物に由来する水蒸気又はガス化成分を廃棄物２の間隙１４で凝縮させるのが良いと考えた。この考えを具体化するには、廃棄物２中の水分量を調整可能にする必要があるが、ガス漏れ量（ＣＯ数ｐｐｍ〜）に応じて廃棄物中の水分を適量投入できるようにすれば良い。そこで、廃棄物投入装置３の出口、つまり前記廃棄物通路９の入側に、廃棄物２に散水するスプレーノズル１１を設けることにした。これにより、ガス濃度計１０の測定値に基づき散水量をリニアにコントロールできるようになる。具体的には、予めガス中のある成分の濃度と散水量との関係を求めておき、それを演算器１２（又は水量制御器）に記憶し、測定した前記濃度を該関係に対照して散水量を決め、その信号に基づいて、スプレーノズル１１へ連なる開閉弁１３の開度を調整するようにすれば良い。また、この水分の調整は、上記のような自動制御にしなくても、上記関係を利用すれば、作業者の手動による開閉弁１３の操作でも可能である。
【００１４】
そして、このようにして調整した廃棄物２中の水分は、図２（ｂ）に示すように、廃棄物通路９でその発生した蒸気１５又は廃棄物のガス化成分を冷却して凝縮し、その凝縮物で廃棄物２層内の間隙１４を埋めるようにする。具体的な冷却手段としては、該廃棄物通路９を水冷ジャケット１６で形成すれば良い。
【００１５】
ガス化溶融炉１にこのような本発明に係る廃棄物投入装置３を適用すると、廃棄物の種類が変わった時のわずかなガス漏れに対しても、即座に対応して散水を実施でき、炉内からのガス漏れを解消して、該ガス化溶融炉１は廃棄物２を安定して処理できるようになる。
【００１６】
なお、図１には、使用する水として工業用水を示してあるが、水蒸気や、汚泥、並びに水分及びその他蒸発し易い液体を含んだスラリーを散布しても同様の効果を得ることができる。
【００１７】
【実施例】
図４に示したガス化溶融炉に本発明に係る廃棄物投入装置を配設し、圧縮した産業廃棄物を連続供給してガス化処理の操業を行った。その際、産業廃棄物の供給量は、６トン／時間、炉内温度は１２００℃、炉内圧力は２５ｋＰａとした。そして、廃棄物投入装置のホッパの開口部近傍に設けたガス濃度計で雰囲気のＣＯ濃度を常時測定し、その測定値を水量制御器に入力して産業廃棄物に散布する水量を調整した。
【００１８】
一方、本発明の効果を確認するため、本発明を実施する前に、従来の廃棄物投入装置を配設し、同じ条件の操業を行った。
【００１９】
その操業結果は、ガス漏れ量を代表する前記ＣＯ濃度で評価することにし、図５（ａ）〜（ｃ）にＣＯ濃度の経時変化で示した。ここで、図５（ａ）は、廃棄物通路に冷却手段を設けない場合の例（従来法）、図５（ｂ）は、廃棄物通路に冷却手段を設けた場合の例（本発明法）及び図５（ｃ）は、廃棄物通路に冷却手段を設けると共に、ＣＯ濃度計を設けてＣＯ濃度を検知し、その測定値が５０ｐｐｍを超えたら水噴霧を行うようにした場合の例（本発明法）である。
【００２０】
これら図５（ａ）〜（ｃ）より、本発明によれば、ホッパ内のガス漏れがほとんど解消されることが明らかである。
【００２１】
さらに、図４に示したガス化溶融炉において、図６に示すように、廃棄物通路の上下に熱風２０の流通路２１を設置して、廃棄物通路９中の廃棄物２に含まれる水の蒸発を促進するようにし、前記水冷手段１６で冷却を行った。
【００２２】
図６に示すような廃棄物通路を備えたガス化溶融炉１を用いて、熱風の流通路２１へ供給する熱風２０の温度を種々変化させながら、廃棄物２中の水分量と廃棄物投入装置入口で測定したＣＯ濃度との関係を求めた。その結果を図７に示す。
【００２３】
図７より明らかなように、廃棄物中の水分が十分高い場合には、熱風２０の流通路２１中へ熱風を供給しなくても、廃棄物投入装置入口でのガス漏れはない。しかしながら、水分量が低下してくると、ガス漏れが観測されるようになる。この場合は、廃棄物通路に設置した熱風の流通路２１へ熱風２０を供給すれば、廃棄物中の水分が低くても、廃棄物投入装置入口でのガス漏れの程度が小さくなる。従って、本発明によれば、通常の一般廃棄物に含まれる４０〜６０％程度の水分範囲では、熱風の流通路２１へ送る熱風の温度を４００℃以上にしておけば、廃棄物投入装置入口からのガス漏れを実用上問題ない程度にまで低減することが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、ダンパやロータリバルブ等の機械的シールに頼ること無く、廃棄物自体を利用して廃棄物投入装置のガスシールが達成できるようになる。その結果、正圧で操業する廃棄物のガス化溶融炉からのガス漏れが解消された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス化溶融炉の投入装置を示す横断面図である。
【図２】廃棄物層内における炉内ガスの挙動を説明する上記図１の丸で囲んだ部分の拡大図であり、（ａ）は廃棄物の水分が不足している場合、（ａ）は、廃棄物層の間隙を凝縮水で生めた場合を示している。
【図３】従来のガス化溶融炉の廃棄物投入装置を示す横断面図であり、（ａ）は、ホッパにプッシャ及びダンパを備えた方式、（ｂ）は、ホッパにロータリバルブを備えた方式である。
【図４】ガス化溶融炉の一例を示す横断面図である。
【図５】廃棄物投入装置のホッパの開口部近傍で測定したＣＯ濃度の経時変化を示す図であり、（ａ）は、廃棄物通路に冷却手段を設けない場合（従来法）、（ｂ）は、廃棄物通路に冷却手段を設けた場合（本発明法）及び（ｃ）は、廃棄物通路に冷却手段を設けると共に、ＣＯ濃度計を設けてＣＯ濃度を検知した場合（本発明法）である。
【図６】図１に示した本発明に係るガス化溶融炉の投入装置の別形態を示す横断面図である。
【図７】図６に示したガス化溶融炉での廃棄物中の水分量と廃棄物投入装置の入口で測定したＣＯ濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　　ガス化溶融炉
２　　廃棄物（ごみ）
３　　廃棄物投入装置
４　　プッシャ
５　　ダンパ
６　　ロータリバルブ
７　　ホッパ
８　　廃棄物の切断機
９　　廃棄物通路
１０　ガス濃度計
１１　スプレーノズル
１２　演算器（水量制御器）
１３　開閉弁
１４　間隙
１５　蒸気（ガス）
１６　水冷ジャケット
１７　冷却水
１８　溶融物
１９　炉内ガスの流れ
２０　熱風
２１　熱風の流通路
２２　熱風の温度計
【図１】
2004003823.tif 000003
【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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