(57)【要約】【課題】複数種類の廃棄物を同時処理する場合や性状変動が大きな廃棄物を処理する場合でも廃棄物をエネルギー資源として高効率かつ安定に利用でき、更にガス処理系を簡略化できる廃棄物の資源化方法及び装置を提供する。【解決手段】可燃性廃棄物の資源化方法において、可燃性廃棄物を熱分解炉２で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解処理し、熱分解ガスを改質炉３で酸素含有ガスおよび水蒸気と反応させて熱分解ガス中に含まれるタール分及び軽油分を改質ガスに変換し、改質ガスを冷却、ダスト分離および塩酸ガス除去した後に製鉄所コークス炉ガス精製工程１３に導入し、コークス炉ガス１５として使用することを特徴とする可燃性廃棄物の資源化方法。【選択図】      図１
2004238535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性廃棄物の資源化方法において、可燃性廃棄物を熱分解炉で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解処理し、熱分解ガスを改質炉で酸素含有ガスおよび水蒸気と反応させて熱分解ガス中に含まれるタール分及び軽油分を改質ガスに変換し、改質ガスを冷却、ダスト分離および塩酸ガス除去した後に製鉄所コークス炉ガス精製工程に導入し、コークス炉ガスとして使用することを特徴とする可燃性廃棄物の資源化方法。
【請求項２】
改質ガスを冷却し、改質ガスに消石灰を吹き込みダストと塩素分を分離除去した後、製鉄所コークス炉ガス精製工程に改質ガスを導入し、コークス炉ガスとして使用することを特徴とする請求項１記載の可燃性廃棄物の資源化方法。
【請求項３】
可燃性廃棄物の資源化装置において、可燃性廃棄物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解処理する熱分解炉と、熱分解ガスを酸素含有ガスおよび水蒸気と反応させて熱分解ガス中に含まれるタール分及び軽油分を改質ガスに変換する改質炉と、改質ガスを冷却するガス冷却装置と、冷却後の改質ガス中のダストを分離するダスト分離装置と、ダスト分離後の改質ガス中の塩酸ガスを除去する塩酸ガス除去装置と、塩酸ガス除去後の改質ガスを製鉄所コークス炉ガス精製工程に導入する誘引送風機及び改質ガス導入配管から構成することを特徴とする可燃性廃棄物の資源化装置。
【請求項４】
塩酸ガス除去装置の代わりに、ガス冷却装置とダスト分離装置の間に消石灰吹込装置を有することを特徴とする請求項３記載の可燃性廃棄物の資源化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや廃電線、シュレッダーダスト等の難処理プラスチック系廃棄物など多様な可燃性廃棄物をガスに変換し、製鉄所ＣＯＧ（コークス炉ガス）代替として使用する可燃性廃棄物の資源化方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
我が国の従来の可燃性廃棄物の処理方法は、都市ごみについてはストーカー式焼却炉や流動床式焼却炉により焼却した後、燃焼排ガスの廃熱をボイラで蒸気回収し、回収した蒸気を蒸気タービン発電する方式が用いられている。しかしながら通常１０〜１５％程度の低い効率の発電しか行うことができず、廃棄物をエネルギー資源として有効利用できていないのが現状である。発電効率が低い原因は回収蒸気温度が３００℃程度と低いためであり、発電効率向上のためには回収蒸気温度を一般の火力発電所並みの５００〜６００℃まで上昇させる必要があるが、燃焼排ガス中にはアルカリ金属等の腐食性ダストや塩酸ガスが含まれていることから、回収蒸気温度を高くするとボイラ過熱部の伝熱管温度が高くなって腐食性ダストや塩酸ガスによる高温腐食を受けてしまい、回収蒸気温度は３００℃以下に抑える必要がある。ボイラの高温腐食を抑制するために高価な耐食鋼管を使用した場合でも回収蒸気温度は４００℃程度で発電効率２０％程度が限界である。
【０００３】
また、廃電線やシュレッダーダスト等の難処理プラスチック系廃棄物の処理方法については、ダイオキシン等の有毒ガス発生や炉体損傷が懸念されるために焼却炉による焼却処理が難しく、例えば非特許文献１に記載されているように大半が埋立て処分されておりエネルギー資源として利用できていないのが現状である。
【０００４】
これらの問題の解決を目的とした新たな廃棄物処理方法として、例えば非特許文献２〜４に記載されているように、廃棄物を熱分解処理して廃棄物中の揮発分を熱分解ガスとした後、熱分解ガスを改質処理して熱分解ガス中に含まれる高分子量の有機化合物であるタール分や軽油分をＣＯ、Ｈ２、Ｃ数１〜４程度の炭化水素等の低分子量の改質ガスに変換し、得られた改質ガスを精製した後ガスエンジン発電する廃棄物ガス変換法が開発されている。プロセス構成は各方式により異なるが、例えば非特許文献２では、廃棄物を外熱キルンにより５００〜６００℃で熱分解処理して熱分解ガスを発生させ、熱分解ガスを空気吹きガスクラッカーに導入して１０００〜１２００℃で部分燃焼し、熱分解ガス中に含まれる高分子量の有機化合物であるタール分や軽油分をＣＯ、Ｈ２、ＣＯ２、Ｃ数１〜４程度の炭化水素等から成る低分子量の改質ガスに分解した後、改質ガスを冷却、ダスト分離、ガス精製し、精製後クリーンガスを用いてガスエンジン発電を行うプロセスである。副生する熱分解残渣については金属類を分離して炭化物を燃料に利用したり、溶融処理して得たスラグを路盤材等に利用する。
【０００５】
廃棄物ガス変換法は廃棄物の持つ発熱量の大半が改質ガスの発熱量として回収されるため、冷却を伴うガス精製を行うことでき、クリーンガスを用いたガスエンジン発電により３０％以上の高効率発電が可能である。これに対し従来の焼却法の場合は廃棄物の持つ発熱量を全て燃焼排ガスの顕熱に変換するためガス精製が不可能である。
【０００６】
しかしながら、既存の廃棄物ガス変換法の抱える課題として、複数種類の廃棄物を同時処理する場合やシュレッダーダスト等の性状変動が大きな廃棄物を処理する場合、改質ガス発生量や性状が変動して安定したガスエンジン発電が難しくなるという点が挙げられる。さらに別の課題として改質ガスには塩酸ガス（ＨＣｌ）の他にＨ２Ｓ、ＮＨ３等の有害ガスを含有しているため、クリーンガスに精製するためには塩酸ガス除去設備の他に脱硫設備等が必要でありガス精製系が大規模になるという点が挙げられる。
【０００７】
【非特許文献１】
「クリーンジャパン」ｖｏｌ．１３５，Ｐ２２−２５，２０００、２２頁１１行目
【非特許文献２】
「自動車研究」Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１２，Ｐ６６８−６７３、６７０頁図１
【非特許文献３】
「自動車研究」Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１２，Ｐ６７４−Ｐ６８０、６７５頁図１
【非特許文献４】
「第９回廃棄物学会研究発表会講演論文集」，Ｐ５９７−６００，１９９８、５９８頁図１
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、複数種類の廃棄物を同時処理する場合や性状変動が大きな廃棄物を処理する場合でも廃棄物をエネルギー資源として高効率かつ安定に利用でき、更にガス処理系を簡略化できる廃棄物の資源化方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その要旨とするところは以下（１）〜（４）に示す通りである。
（１）可燃性廃棄物の資源化方法において、可燃性廃棄物を熱分解炉で熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解処理し、熱分解ガスを改質炉で酸素含有ガスおよび水蒸気と反応させて熱分解ガス中に含まれるタール分及び軽油分を改質ガスに変換し、改質ガスを冷却、ダスト分離および塩酸ガス除去した後に製鉄所コークス炉ガス精製工程に導入し、コークス炉ガスとして使用することを特徴とする可燃性廃棄物の資源化方法である。
（２）改質ガスを冷却し、改質ガスに消石灰を吹き込みダストと塩素分を分離除去した後、製鉄所コークス炉ガス精製工程に改質ガスを導入し、コークス炉ガスとして使用することを特徴とする前記（１）記載の可燃性廃棄物の資源化方法である。
（３）可燃性廃棄物の資源化装置において、可燃性廃棄物を熱分解ガスと熱分解残渣とに熱分解処理する熱分解炉と、熱分解ガスを酸素含有ガスおよび水蒸気と反応させて熱分解ガス中に含まれるタール分及び軽油分を改質ガスに変換する改質炉と、改質ガスを冷却するガス冷却装置と、冷却後の改質ガス中のダストを分離するダスト分離装置と、ダスト分離後の改質ガス中の塩酸ガスを除去する塩酸ガス除去装置と、塩酸ガス除去後の改質ガスを製鉄所コークス炉ガス精製工程に導入する誘引送風機及び改質ガス導入配管から構成されることを特徴とする可燃性廃棄物の資源化装置である。
（４）塩酸ガス除去装置の代わりに、ガス冷却装置とダスト分離装置の間に消石灰吹込装置を有することを特徴とする前記（３）記載の可燃性廃棄物の資源化装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の可燃性廃棄物の資源化方法および装置を実施するための設備例を示すブロック図である。廃棄物は廃棄物装入装置１を用いて熱分解炉２内に装入する。熱分解炉２内は廃棄物の熱分解温度以上に加熱され、廃棄物中の揮発分を熱分解ガスに変化させる。熱分解温度は廃棄物の種類により異なるが、例えばプラスチック系廃棄物や都市ごみでは４００〜７００℃程度である。熱分解炉２の方式は特に限定するところはなくキルン等の外熱式熱分解炉や流動層、移動層等による部分燃焼式熱分解炉など一般的な熱分解方法が適用できる。熱分解ガスは酸素含有ガス吹込装置９及び水蒸気吹込装置１０を備えた改質炉３に導入し、改質炉３内で反応温度９００℃程度以上で酸素含有ガス及び水蒸気と部分燃焼反応および改質反応をさせて熱分解ガス中に含まれる高分子量のタール分、軽油分をＣＯ、Ｈ２、ＣＯ２、Ｃ数１〜４程度の炭化水素等から成る低分子量の改質ガスに変換する。
【００１１】
酸素含有ガスは空気や酸素富化空気、純酸素等が適用可能であるが、改質ガスをＣＯＧ代替として使用するには純酸素等の高酸素濃度ガスを用いて発熱量の高い改質ガスを生成させることが好ましい。得られた改質ガスはガス冷却装置４により冷却し、ダスト分離装置５によりカーボンダスト等のダスト分を分離し、塩酸ガス除去装置６によりＨＣｌを除去した後、誘引送風機７及びコークス炉ガス精製ライン繋ぎ込み配管８を用いてコークス炉ガス精製ライン１３に導入する。
【００１２】
ガス冷却装置４はボイラ等の一般的な方法が適用でき、ダスト分離装置５はバグフィルタ等の一般的な方法が適用可能である。塩酸ガス除去装置６はアルカリスクラバー等の一般的な方法が適用可能である。また別の塩酸ガス除去方法として、塩酸ガス除去装置６を設けずに図２に示すように消石灰吹込装置１４を設けて塩酸ガスをＣａＣｌ２として固定化し、ダスト分離装置５のバグフィルタで捕集する既存の方法も適用可能である。熱分解炉から発生した熱分解残渣１１は金属類と炭化物を分離して炭化物を燃料に利用したり、溶融処理して得たスラグを路盤材に利用するなど既存の再資源化方法が適用可能である。
【００１３】
製鉄所のＣＯＧ発生量は、例えばコークス炉石炭処理量５００ｔ／ｈｒ規模の標準的な製鉄所では１５万Ｎｍ３／ｈｒ程度である。一方、可燃性廃棄物の一般的な処理規模は数十〜数百ｔ／Ｄであり、例えば処理量３００ｔ／Ｄの大型炉を用いて可燃性廃棄物をガス変換処理するケースでも改質ガス量は１〜２万Ｎｍ３／ｈｒ程度とＣＯＧ量の約１／１０の量に過ぎない。従って、廃棄物性状の変動により発熱量やガス発生量が大きく変動した改質ガスを混合しても、ＣＯＧは性状のほぼ安定した燃料ガスとして製鉄所で使用することが可能である。またコークスガス精製ライン１３は粗ＣＯＧ精製のためにＨ２Ｓ除去設備、ＮＨ３除去設備等のガス精製設備を有しているため、ガス精製工程を一部省略することができる。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した本発明を用いて廃棄物処理量３００Ｔ／Ｄで廃電線、シュレッダーダスト、都市ごみ、廃タイヤを同時処理した例を示す。熱分解炉は外熱式キルンを用い、改質炉の酸素含有ガスには製鉄所酸素を用い、ガス冷却装置にボイラを用い、ダスト分離装置にバグフィルタを用い、塩酸ガス除去装置に苛性ソーダ水溶液を噴霧するアルカリスクラバーを用いた。廃棄物を熱分解炉に装入して５００〜６００℃に加熱し、熱分解炉から発生した熱分解ガスを改質炉にて酸素濃度９９ｖｏｌ％以上からなる酸素含有ガス４００ｋｇ／ｔ、水蒸気５００ｋｇ／ｔと反応させて１１００℃で改質し、得られた改質ガスをガス冷却装置で２００℃まで冷却したのち、バグフィルタでカーボン粉等のダストを分離し、アルカリスクラバーで塩酸ガスを１０ｐｐｍ以下まで除去した後、塩酸ガス除去後の改質ガスをＣＯＧ発生量１５万ｍ３／ｈｒの製鉄所コークス炉ガス精製ラインに導入した。
【００１５】
各廃棄物の処理比率及び組成が変動するため、得られる改質ガスは発生量が１万〜１．５万Ｎｍ３／ｈｒ、発熱量が２０００〜２５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の範囲で大きく変動したが、精製後ＣＯＧは発熱量４３００〜４３５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３とほぼ安定した性状であり、製鉄所の燃料として安定して使用することができた。また、塩酸ガス除去後の改質ガス中には５００〜１０００ｐｐｍのＨ２Ｓを含有していたが、事前脱硫処理せずにコークス炉ガス精製ラインに導入し、コークス炉ガス精製ラインでＨ２Ｓ除去を行うことができた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明により性状変動が大きな廃棄物を処理する場合でも廃棄物をエネルギー資源として高効率かつ安定に利用でき、更にガス処理系の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置例の設備例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る別の装置例の設備例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…廃棄物装入装置
２…熱分解炉
３…改質炉
４…ガス冷却装置
５…ダスト分離装置
６…塩酸ガス除去装置
７…誘引送風機
８…コークス炉ガス精製ライン繋ぎ込み配管
９…酸素含有ガス吹込装置
１０…水蒸気吹込装置
１１…熱分解残渣
１２…コークス炉
１３…コークス炉ガス精製ライン
１４…消石灰吹込装置
１５…精製後ＣＯＧ
【図１】
2004238535.tif 000003
【図２】
2004238535.tif 000004