(57)【要約】【課題】  合理的なシステム構成により、ごみ溶融改質炉から発生する熱分解ガスの利用効率を向上する。【解決手段】  乾燥・脱ガス処理後のごみをゴミ溶融改質炉４に供給して高温で溶融するとともに熱分解ガスを生成し、その熱分解ガスを高温状態に所定時間保持してダイオキシンなどの有害ガスを分解して改質ガスに改質する。一方、ゴミ溶融改質炉４で溶融したがれきや金属類を均質化した後に取り出して水冷し、メタルやスラグとして回収する。ごみ溶融改質炉４からの改質ガスを急速冷却塔７で急冷処理してからガス精製装置９で処理し、そのガス精製装置９からの改質ガスから脱炭酸装置１０で二酸化炭素ガスを除去し、その脱炭酸ガスからＰＳＡ１１により水素を分離・精製して回収する。脱炭酸装置１０で二酸化炭素ガスを除去したガスをスラグ取出し箇所に補助燃料として吹き込み、スラグの取り出し不良の発生を防止する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥・脱ガス処理後のごみを投入し、高温で溶融するとともに生成した熱分解ガスを高温で加熱処理して改質ガスに改質するごみ溶融改質炉と、
前記ごみ溶融改質炉で溶融処理されたスラグを取出して回収するスラグ回収装置と、
前記ごみ溶融改質炉からの改質ガスを急冷処理する急速冷却塔と、
前記急速冷却塔からの改質ガスから不純物を除去するガス精製装置と、
前記ガス精製装置からの改質ガスから二酸化炭素ガスを除去する脱炭酸装置と、
前記脱炭酸装置からの脱炭酸ガスから水素を分離・精製する水素回収手段とを備え、
前記脱炭酸装置で二酸化炭素を除去した後の脱炭酸ガスを前記ごみ溶融改質炉のスラグ取出し箇所に補助燃料として吹き込むことを特徴とするごみ溶融改質炉を備えた水素製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ごみ溶融改質炉を備えた水素製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ごみ溶融改質炉では、従来一般に、熱分解ガスを改質して改質ガスを得、その改質ガスをクリーンガス精製装置に送って、脱塩処理、脱硫処理、ダスト回収処理、等の浄化処理を施してクリーンガスに精製し、得られたクリーンガスの一部をクリーンガス利用機器の熱源ガスとして利用し、他方、残りのクリーンガスをごみ溶融改質炉に送って補助燃料として利用するように構成している。
【０００３】
また、クリーンガス精製装置に送る前の改質ガスを補助燃料として利用するようにも構成している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−８２３６３号公報（図１、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、改質ガスやクリーンガスでは、一例を示せば、水素（Ｈ2）３２．９％、一酸化炭素（ＣＯ）３２．２％、二酸化炭素（ＣＯ2）２７．３％、窒素（Ｎ2）5.8％、水蒸気（Ｈ2Ｏ）１．８％であるなど、そのガスの組成中に二酸化炭素ガス（ＣＯ2）を多く含んでいる。この二酸化炭素ガスの理論燃焼温度は１，２００℃以下であり、炉内を高温化するうえでの加熱効果が低いために、補助燃料としての利用効率が低く、ごみ溶融改質炉から発生する熱分解ガスの利用効率が低い欠点があった。使用状況によっては、ゴミ溶融改質炉内の温度を低下し、利用できない場合もあった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、合理的なシステム構成により、ごみ溶融改質炉から発生する熱分解ガスの利用効率を向上できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のごみ溶融改質炉を備えた水素製造システムは、上述のような目的を達成するために、
乾燥・脱ガス処理後のごみを投入し、高温で溶融するとともに生成した熱分解ガスを高温で加熱処理して改質ガスに改質するごみ溶融改質炉と、
前記ごみ溶融改質炉で溶融処理されたスラグを取出して回収するスラグ回収装置と、
前記ごみ溶融改質炉からの改質ガスを急冷処理する急速冷却塔と、
前記急速冷却塔からの改質ガスから不純物を除去するガス精製装置と、
前記ガス精製装置からの改質ガスから二酸化炭素ガスを除去する脱炭酸装置と、
前記脱炭酸装置からの脱炭酸ガスから水素を分離・精製する水素回収手段とを備え、
前記脱炭酸装置で二酸化炭素を除去した後の脱炭酸ガスを前記ごみ溶融改質炉のスラグ取出し箇所に補助燃料として吹き込むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
（作用・効果）
本発明のごみ溶融改質炉を備えた水素製造システムの構成によれば、ごみ溶融改質炉でごみの高温溶融処理により生成した熱分解ガスを改質して改質ガスを得、その改質ガス中に含まれる二酸化炭素を除去し、その脱炭酸ガスを水素回収手段に送り、水素を分離・精製して得ることができ、一方、脱炭酸装置で二酸化炭素を除去した後の脱炭酸ガスをスラグ溶融のための補助燃料として用いることができる。
【０００８】
したがって、ごみ溶融改質炉を水素製造システムに組み込むという合理的なシステム構成により、ごみ溶融改質炉から発生する熱分解ガスを水素製造の原料ガスに利用するとともに加熱効果の高いスラグ溶融のための補助燃料として用いることができ、その利用効率を向上できる。
【０００９】
しかも、水素製造上必要な脱炭酸装置によって理論燃焼温度低下の原因である二酸化炭素を除去した後における脱炭酸ガスをスラグ溶融のための補助燃料として用いるから、理論燃焼温度を高くでき、脱炭酸のための専用の設備を設けずに高い加熱効果を発揮でき、システムを安価に構築できるとともに熱分解ガスの利用効率を向上してランニングコストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係るごみ溶融改質炉を備えた水素製造システムの実施例を示すフローチャートであり、トラック等によって搬入されるごみを回収貯留するごみピット１内からごみクレーン（図示せず）によりごみを圧縮装置２に搬入するように構成されている。
【００１２】
圧縮装置２において、ごみを圧縮し、内部の空気を排除して伝熱効率を向上し、その圧縮されたごみを乾燥・脱ガス装置３に送り、外部からの加熱によりごみを加熱乾燥処理するとともに残存ガスを除去し、その乾燥・脱ガス処理後のごみをゴミ溶融改質炉４に押出して供給するように構成されている。
【００１３】
ゴミ溶融改質炉４では、ごみ投入箇所と中段箇所に高濃度の酸素を吹き込み、下段においては、熱分解カーボンとの反応熱により、がれきや金属類といったごみを２，０００℃の高温で溶融するとともに熱分解ガスを生成し、中段から上方においては、熱分解ガスを１，２００℃程度の高温状態に所定時間（例えば、２秒以上）保持してダイオキシンなどの有害ガスを分解して改質ガスに改質するように構成されている。
【００１４】
ゴミ溶融改質炉４の下段に連ねて均質化炉５が設けられるとともに、その均質化炉５の下方に連ねてスラグ回収装置６が設けられ、溶融したがれきや金属類を高温状態（例えば、１，６００℃）に維持して均質化した後に取り出して水冷し、メタルやスラグとして回収するように構成されている。
【００１５】
ゴミ溶融改質炉４の上部に連ねて急速冷却塔７が設けられ、ごみ溶融改質炉４からの改質ガスを、酸洗浄やアルカリ洗浄しながら、例えば、１，２００℃から７０℃にといったように急冷処理し、ダイオキシンの再合成を抑止するように構成されている。
【００１６】
急速冷却塔７の下部に連ねて水処理装置８が設けられ、急速冷却に使用した水から金属水酸化物や混合塩を分離除去処理し、再利用するように構成されている。
【００１７】
急速冷却塔７の上部に連ねてガス精製装置９が設けられ、急速冷却塔７からの改質ガスを脱硫、除湿して不純物を除去し、水素（Ｈ2）と一酸化炭素（ＣＯ）と二酸化炭素（ＣＯ2）とを主成分とする組成の燃料ガスを得るように構成されている。
【００１８】
ガス精製装置９に連ねて脱炭酸装置１０が設けられ、その脱炭酸装置１０に連ねて、水素回収手段としてのＰＳＡ１１が設けられ、ガス精製装置９からの改質ガスから二酸化炭素ガスを除去し、その脱炭酸ガスからＰＳＡ１１により水素を分離・精製して回収するように構成されている。脱炭酸装置１０での脱炭酸処理は、ＫＨＣＯ3吸収法やモノエタノールアミン法などによる。
【００１９】
脱炭酸装置１０とＰＳＡ１１とを接続するガス配管１２の途中箇所と均質化炉５とが第１の補助燃料供給用ガス配管１３を介して接続され、水素分離に供せられる脱炭酸ガス、すなわち、理論燃焼温度低下の原因となる二酸化炭素ガスを除去したガスをスラグ取出し箇所に補助燃料として吹き込み、スラグの固化を防止してスラグの取り出し不良の発生を防止するように構成されている。
【００２０】
また、第１の補助燃料供給用ガス配管１３とＰＳＡ１１とが第２の補助燃料供給用ガス配管１４を介して接続され、水素を分離した後の脱炭酸ガス、すなわち、一酸化炭素と窒素を成分とする理論燃焼温度が高いガスをもスラグ取出し箇所に補助燃料として吹き込むように構成されている。
【００２１】
上記構成により、ごみ溶融改質炉４から発生する熱分解ガスを水素製造の原料ガスに利用するとともに、二酸化炭素を除去して加熱効果の高いスラグ溶融のための補助燃料として用いることができるようになっている。
【００２２】
上述のような水素製造システムにおいて、例えば、１日当たりのごみ処理量が３００トンのプラントで、生成される改質ガスの２０％程度の水素（約５００Ｎｍ３／ｈ）を製造する場合、補助燃料として必要な脱炭酸ガスの量は改質ガスの約２０％程度であり、この２０％分を得るのに必要な設備費の増加分は１．２倍程度で済み、補助燃料を得るために専用の脱炭酸装置を設ける場合に比べて極めて経済的である。
【００２３】
上記実施例では、水素を分離・精製して回収するのにＰＳＡ１１を用いているが、一酸化炭素変成器（ＣＯ変成器）と、それによって生成した脱炭酸装置とから成る水素回収手段を適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るごみ溶融改質炉を備えた水素製造システムの実施例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
４…ゴミ溶融改質炉
６…スラグ回収装置
７…急速冷却塔
９…ガス精製装置
１０…脱炭酸装置
１１…ＰＳＡ（水素回収手段）
【図１】
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