(57)【要約】【課題】ガス化溶融炉ガスを発電ボイラの保炎燃料として利用できるようにして、外部購入燃料の使用量を削減し、エネルギコストの低減化を図れるようにする。【解決手段】可燃性廃棄物を高温還元雰囲気により熱分解・ガス化溶融するガス化溶融炉７で発生するガス７ａを、天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）など３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガス４ａと混合し、製鉄所内燃料として利用することで、外部購入燃料の使用量を削減し、エネルギコストの低減化を図る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性廃棄物を高温還元雰囲気により熱分解・ガス化溶融するガス化溶融炉で発生するガスを、天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）など３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合し、製鉄所内燃料として利用することを特徴とするガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項２】
ガス化溶融炉ガスを、ガスホルダを介在させた配管網を通して３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合することを特徴とする請求項１記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項３】
ガス化溶融炉ガスを、３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合する前に昇圧することを特徴とする請求項２記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項４】
ガス化溶融炉ガスと３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスとの混合によって、コークス炉ガス相当の模擬コークス炉ガスとした後、該模擬コークス炉ガスを、コークス炉ガス配管へ接続することで、製鉄所内燃料として利用することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項５】
ガス化溶融炉ガスを３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合する際に、混合後のガスの発熱量がＣＯＧ相当の１５〜２５ＭＪ／Ｎｍ３  となるように、混合量が調整されてなることを特徴とする請求項４記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項６】
ガス化溶融炉ガスを３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合する際に、混合後のガスの燃焼速度がＣＯＧ相当となるように、混合量が調整されてなることを特徴とする請求項４記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば使用済みプラスチックなどの可燃性廃棄物を高温還元雰囲気により熱分解・ガス化溶融するガス化溶融炉で発生するガスを有効に利用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所で発生するコークス炉ガス（ＣＯＧ）は、鋼材加熱炉やコークス炉など製鉄プロセスの燃料として使用される他に、発電ボイラの保炎燃料として利用されている。発電ボイラでは、火炉での安定燃焼を維持するために、ボイラの最大蒸気発生量を維持するのに必要な燃焼熱量のうち、１０％以上を常に高カロリ燃料で燃焼させなければならない。この１０％相当の燃料を保炎燃料と言う。
【０００３】
一般に、ＣＯＧの発生量に対して製鉄プロセスで必要なＣＯＧ量を差し引いた残りのＣＯＧが発電所に供給される。従って、発電所に送られるＣＯＧ量が保炎燃料未満となると不足分を補わなくてはならず、従来はこの不足分を全て重油、都市ガス（天然ガス：ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等の高カロリの外部購入燃料により補い、これら外部購入燃料を保炎燃料の一部として発電ボイラで燃焼させ、安定燃焼を維持するようにしている。
【０００４】
ところで、従来より高温の炉内において、使用済みプラスチック、建設廃材（紙くず、木くず、繊維くず）、シュレッダーダスト（廃棄家電、廃車）、汚泥、燃えがら、動植物性残さ等の可燃性廃棄物を送風酸素と反応させ、炉上部温度を８００〜１０００℃とし、高温・還元雰囲気により熱分解・ガス化させ、可燃性のガス化溶融炉ガスとして回収するガス化溶融炉は知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６０８３０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、製鉄プロセスで使用するＣＯＧ量が増え、相対的に発電所に保炎燃料としてまわすＣＯＧの量が不足すると、保炎燃料をＣＯＧで確保することができなくなるため、従来は高カロリの外部購入燃料により不足分を全て補って製鉄所の操業を行なっている。このため、エネルギコストが上昇する。
【０００７】
一方、ガス化溶融炉ガスは、発熱量が１０ＭＪ／Ｎｍ３  程度でそのままではＣＯＧ代替のガスにはならず、かつ水素、ＣＯ主体のガスのため、燃焼速度が速く、ＣＯＧバーナでガス化溶融炉ガスを燃焼させると、バーナ手前で燃焼反応が完結し、バーナチップ近傍で高温燃焼火炎が形成されるためにバーナが溶損する。
【０００８】
したがって、従来はせっかく回収したガス化溶融炉ガスを、有効に利用することなく焼却処理し、無害化して大気に放散していた。また、燃焼させる際には補助燃料の供給が必要であり、ランニングコストも発生していた。
【０００９】
本発明の技術的課題は、ガス化溶融炉ガスを発電ボイラの保炎燃料として利用できるようにして、外部購入燃料の使用量を削減し、エネルギコストの低減化を図れるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るガス化溶融炉ガスの利用方法は、可燃性廃棄物を高温還元雰囲気により熱分解・ガス化溶融するガス化溶融炉で発生するガスを、天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）など３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合し、製鉄所内燃料として利用することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に係るガス化溶融炉ガスの利用方法は、ガス化溶融炉ガスを、ガスホルダを介在させた配管網を通して３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３に係るガス化溶融炉ガスの利用方法は、ガス化溶融炉ガスを、３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合する前に昇圧することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４に係るガス化溶融炉ガスの利用方法は、ガス化溶融炉ガスと３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスとの混合によって、コークス炉ガス相当の模擬コークス炉ガスとした後、この模擬コークス炉ガスを、コークス炉ガス配管へ接続することで、製鉄所内燃料として利用することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項５に係るガス化溶融炉ガスの利用方法は、ガス化溶融炉ガスを３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合する際に、混合後のガスの発熱量がＣＯＧ相当の１５〜２５ＭＪ／Ｎｍ３  となるように、混合量が調整されてなることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項６に係るガス化溶融炉ガスの利用方法は、ガス化溶融炉ガスを３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合する際に、混合後のガスの燃焼速度がＣＯＧ相当となるように、混合量が調整されてなることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図示実施形態に基づき本発明のガス化溶融炉ガスの利用方法を説明する。図１は本発明を適用した製銑・製鋼一貫製鉄所における燃料の流れを示す図である。
【００１７】
図において、１は操業時に高炉ガス（ＢＦＧ）１ａを副生する高炉、２は操業時にコークス炉ガス（ＣＯＧ）２ａを副生するコークス炉、３は操業時に転炉ガス（ＬＤＧ）３ａを副生する転炉である。高炉ガス（ＢＦＧ）１ａは、鉄鉱石を還元する際に発生するＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２，Ｎ２から成る約３，３５０ｋＪ／ｍ３の可燃性ガスであり、ほぼ連続的に発生する。コークス炉ガス（ＣＯＧ）２ａは、石炭を乾留する際に発生するＨ２，ＣＨ４，ＣＯから成る約２０，１００ｋＪ／ｍ３の可燃性ガスであり、ほぼ連続的に発生する。転炉ガス（ＬＤＧ）３ａは、銑鉄を鋼に改質する際に発生するＣＯ，ＣＯ２  から成る約８，４００ｋＪ／ｍ３  の可燃性ガスであり、間欠的に発生する。つまり転炉の吹練によりガスの発生がつねに変動する。
【００１８】
４ａは３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスすなわち外部購入燃料である都市ガス（天然ガス：ＬＮＧ）または液化石油ガス（プロパンガス：ＬＰＧ）、５ａは窒素（Ｎ２）  、６は外部購入燃料である重油６ａの供給源である重油タンクである。ＬＮＧまたはＬＰＧは、主に後述のガス化溶融炉ガスと共に模擬コークス炉ガスの製造原料ガスとして使用されるが、それ以外にも、ガス化溶融炉ガスが発生・貯蔵がなくかつ発電所に保炎燃料としてまわすＣＯＧの量が不足した場合に不足分を補充する目的で使用される。Ｎ２  は高カロリーのＬＮＧまたはＬＰＧが前記補充目的で使用される場合に希釈用として用いられる。重油は発電所の燃料として供給される。
【００１９】
７はガス化溶融炉であって、既述したように高温の炉内において、使用済みプラスチック、建設廃材（紙くず、木くず、繊維くず）、シュレッダーダスト（廃棄家電、廃車）、汚泥、燃えがら、動植物性残さ等の可燃性廃棄物を送風酸素と反応させ、炉上部温度を８００〜１０００℃とし、高温・還元雰囲気により熱分解・ガス化させ、可燃性のガス化溶融炉ガス７ａとして回収するもので、発生ガスの性状は約８，０００〜１１，０００ｋＪ／ｍ３  であり、炉下部においては、コークス及び炭素の燃焼により、灰分を溶融し、出滓口より排出するものである。回収されたガス化溶融炉ガス７ａは、全て模擬コークス炉ガスの製造原料ガスとして使用される。
【００２０】
１１，１２，１３，１４は各炉で発生する可燃ガス（燃料ガス）を無害化・燃焼放散するための燃焼放散塔すなわちフレアスタックであり、通常は使用しないが、各炉の起動・停止時のガス成分不安定時や、各炉に対応して設けられた後述のホルダの備蓄レベルが上限をオーバーした時などに使用される。
【００２１】
２１は高炉ガス（ＢＦＧ）を一時貯蔵しバッファとして機能するＢＦＧホルダ、２２はコークス炉ガス（ＣＯＧ）を一時貯蔵しバッファとして機能するＣＯＧホルダ、２３は転炉ガス（ＬＤＧ）を一時貯蔵しバッファとして機能するＬＤＧホルダ、２４はガス化溶融炉ガス７ａを一時貯蔵しバッファとして機能するガス化溶融炉ガスホルダである。これらホルダ２１〜２４は内部ガス圧力が６５ｋＰａ  と低圧に保持されている。
【００２２】
３１，３２，３３はＢＦＧ配管、ＣＯＧ配管、及びＬＤＧ配管にそれぞれ配置された昇圧機すなわちブロワで、これらブロワ３１〜３３は、それぞれのガスの圧力を約６５ｋＰａから約１２０ｋＰａに昇圧して、後述するガスミキサーに供給する機能を有する。３４はガス化溶融炉ガス配管網においてガス化溶融炉ガスホルダ２４の下流側に直列に配置された昇圧機すなわちブロワである。ブロワ３４をガス化溶融炉ガスホルダ２４に対して直列に接続したのは、既述したようにガス化溶融炉７では種々の可燃性廃棄物からガス化溶融炉ガス７ａを回収するので、ガス発生量が一定でなく圧力変動を生じるため、ガス混合器前に昇圧機を配置して、後述する模擬ＣＯＧミキサーに供給するガス化溶融炉ガスを安定化させる必要があるからである。
【００２３】
ＬＮＧまたはＬＰＧの配管は、二股に分かれ、二股の一方の流路が模擬ＣＯＧミキサー６０に接続され、二股の他方の流路がガスミキサー９に接続され、それぞれの流路に流量調整可能な切替弁６１，６２が設けられている。そして、通常は切替弁６１，６２によって模擬ＣＯＧミキサー６０側に繋がるＬＮＧまたはＬＰＧの配管網が形成され、かつ後述の演算器の出力に応じて模擬ＣＯＧミキサー側の切替弁６１の開度（流量）が自動調整されるようになっている。いずれにせよ切替弁６１，６２は遠隔操作可能とすることが望ましい。
【００２４】
また、模擬ＣＯＧミキサー６０には、ガス化溶融炉ガス配管が接続され、ブロワ３４により昇圧されたガス化溶融炉ガスが供給されるようになっている。つまり、模擬ＣＯＧミキサー６０は、ガス化溶融炉ガスを、３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガス（ＬＮＧやＬＰＧ）４ａと混合することで、ＣＯＧ相当のガスにするために設けられたもので、混合後のガスの発熱量が１５〜２５ＭＪ／Ｎｍ３  となるように混合量を調整し、あるいは混合後のガスの燃焼速度がＣＯＧ相当となるように混合量を調整する機能を有する。例えば、天然ガス（ＬＮＧ）は、メタンガス主体のガスであり燃焼速度が遅く、ガス化溶融炉ガスに混合することで、ガス化溶融炉ガス単独で燃焼する場合に比べて燃焼速度を低下させることができる。また、ＬＰＧは、プロパンまたはブタン主体のガスであり、どちらも燃焼速度が遅く、ガス化溶融炉ガスに混合することで、ガス化溶融炉ガス単独で燃焼する場合に比べて燃焼速度を低下させることができる。そして、このようにＣＯＧ相当のガスに調整された混合ガスである模擬ＣＯＧ６０ａは、ＣＯＧ配管におけるＣＯＧホルダ２２よりも下流側に戻されて、製鉄所内燃料として、あるいは後述のミックスガス（ＭＸＧ）製造原料ガスとして利用されるようになっている。なお、安定的にＣＯＧ（ＣＯＧ単独やＣＯＧ＋模擬ＣＯＧを含む）２ａが供給可能な熱量に相当する鋼材加熱炉のある鋼管や条鋼の工場４１へは、ＣＯＧ２ａを直接供給し、ガス搬送動力費用を削減できるようにしている。
【００２５】
また、模擬ＣＯＧ配管に、混合ガス（模擬ＣＯＧ）の発熱量を計測可能な発熱量計やガスクロマトグラフィ等からなる模擬ＣＯＧセンサ６５を配置するとともに、ＣＯＧ配管における模擬ＣＯＧ配管との接続部よりも上流側に、ＣＯＧの発熱量を計測可能な発熱量計やガスクロマトグラフィ等からなるＣＯＧセンサ６６を配置し、さらにこれらセンサ６５，６６の検出値から模擬ＣＯＧの発熱量がＣＯＧと等価になるようにＬＮＧまたはＬＰＧの混合量を演算する演算器６７を設け、演算器６７にてＬＮＧまたはＬＰＧの混合量を演算し図示しないドライバを介して切替弁６１の開度（流量）を調整するようになっている。また演算器６７は、模擬ＣＯＧセンサ６５とＣＯＧセンサ６６の検出値からガス化溶融炉ガスの発生・貯蔵がなくかつ発電所に保炎燃料としてまわすＣＯＧの量が不足していると判断すると、そのことをオペレータに通知するとともに切替弁６１を閉じさせる機能も有する。
【００２６】
９は各ブロワ３１〜３３により昇圧されたＢＦＧ１ａ、ＣＯＧ（ＣＯＧ単独やＣＯＧ＋模擬ＣＯＧを含む）２ａ、ＬＤＧ３ａや、外部購入燃料（ＬＮＧまたはＬＰＧ）４ａ、及び窒素（Ｎ２）５ａ  が送り込まれるガスミキサーである。このガスミキサー９は、送り込まれた各種ガスによる発熱量変動を吸収し、燃料性状を安定させたミックスガス（ＭＸＧ）９ａとして製鉄所内の各工場、つまり製銑工場４２、製鋼工場４３、鋼板工場４４や発電所４５へ供給する機能を有している。
【００２７】
発電所４５には、ミックスガス（ＭＸＧ）９ａ以外に、高炉ガス（ＢＦＧ）１ａ、コークス炉ガス（ＣＯＧ単独やＣＯＧ＋模擬ＣＯＧを含む）２ａ、及び転炉ガス（ＬＤＧ）３ａが直接供給可能になっている。これは各ガスの発生量の変動を吸収するためのもので、ガスミキサー９への供給後に余剰のガスがあった場合、これを発電燃料として使用している。また、外部購入燃料である重油６ａも供給可能になっている。そして、各燃料種に応じたバーナを有するボイラ及びタービンが設置されている。つまり、発電所４５では、ミックスガス（ＭＸＧ）の他に、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ単独やＣＯＧ＋模擬ＣＯＧを含む）、及び転炉ガス（ＬＤＧ）を燃料ガスとしているが、通常は不足分として重油を供給して発電している。なお、バーナとして燃料の発熱量変動に耐用性がある管状火炎バーナを採用すれば、使用するバーナの数を減らせることは言うまでもない。
【００２８】
本実施形態のように、ガス化溶融炉ガス７ａを模擬コークス炉ガスの製造原料ガスとして使用することにより、外部購入燃料であるＬＮＧまたはＬＰＧの使用量を削減することができ、エネルギコスト削減が可能となる。
【００２９】
なお、前述の実施形態では模擬ＣＯＧミキサー６０にて混合させるガスは、ＬＮＧまたはＬＰＧのいずれか一方であるものを例に挙げて説明したが、ＬＮＧまたはＬＰＧの両方を使用してガスの混合量を調整することもできる。その場合は、どちらかのガスを一定量流して、他方の流量を調整することで混合ガスの発熱量をＣＯＧ相当にする。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、可燃性廃棄物を高温還元雰囲気により熱分解・ガス化溶融するガス化溶融炉で発生するガスを、天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）など３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガスと混合し、製鉄所内燃料として利用するようにしたので、外部購入燃料の使用量を削減できて、エネルギコストの低減化を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス化溶融炉ガスの利用方法を適用した製銑・製鋼一貫製鉄所における燃料の流れを示す図である。
【符号の説明】
２  コークス炉
２ａ  コークス炉ガス（ＣＯＧ）
４ａ  ＬＮＧやＬＰＧ（３０ＭＪ／Ｎｍ３  以上の発熱量を保有するガス）
７  ガス化溶融炉
７ａ  ガス化溶融炉ガス
２４  ガス化溶融炉ガスホルダ（ガスホルダ）
３４  ブロワ（昇圧手段）
６０  模擬ＣＯＧミキサー
６０ａ  模擬ＣＯＧ（混合後のガス）
【図１】
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