(57)【要約】【課題】ガス化溶融炉ガスの発生量や発熱量が変動する場合にも、ガス化溶融炉ガスを製鉄所内の燃料ガスの一つとして安定して充分に有効に利用できるとともに、新たに大規模な専用ガス供給網を構築する必要がなく、またガス化溶融炉ガス中のタールやチャー等の不純物生成を抑制して配管の汚れを防止できるガス化溶融炉ガスの利用方法を提供すること。【解決手段】竪型の炉の底部にコークスの充填層を有し、コークスの充填層の上に投入される廃棄物の堆積層を酸素含有ガスで部分燃焼して可燃ガスを得るコークスベッド方式のガス化溶融炉において、酸素濃度９０％以上の酸素を羽口から吹き込むことで堆積層上部の温度を８００℃以上に制御し、ガス化溶融炉から排出される可燃ガスであるガス化溶融炉ガスを、製鉄所で使用されるガスと混合して混合ガスとし、混合ガスを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を用いる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型の炉の底部にコークスの充填層を有し、該コークスの充填層の上に投入される廃棄物の堆積層を酸素含有ガスで部分燃焼して可燃ガスを得るコークスベッド方式のガス化溶融炉において、酸素濃度９０％以上の酸素を羽口から吹き込むことで前記堆積層上部の温度を８００℃以上に制御し、前記ガス化溶融炉から排出される可燃ガスであるガス化溶融炉ガスを、製鉄所で使用されるガスと混合して混合ガスとし、該混合ガスを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】
水または水蒸気を酸素と共に羽口から吹き込むことで堆積層上部の温度を８００℃以上に制御することを特徴とする請求項１に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項３】
製鉄所で使用されるガスが、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス、都市ガス、天然ガス、プロパンガス、窒素の中から選ばれる１種または２種以上のガスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項４】
製鉄所で使用されるガスが、都市ガスおよび／またはコークス炉ガスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項５】
製鉄所で使用されるガスが、高炉ガスおよび／または窒素であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項６】
製鉄所で使用されるガスとして発熱量３０ＭＪ／ｍ3以上のガスを用いてガス化溶融炉ガスと混合した混合ガスを、コークス炉ガスに混合してコークス炉ガスとして利用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項７】
混合ガスの発熱量が１５〜２５ＭＪ／ｍ3であることを特徴とする請求項６に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項８】
製鉄所で使用されるガスとして発熱量３ＭＪ／ｍ3以下のガスを用いてガス化溶融炉ガスと混合した混合ガスを、高炉ガスに混合して高炉ガスとして利用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項９】
混合ガスの発熱量が３．３〜４．５ＭＪ／ｍ3であることを特徴とする請求項８に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項１０】
混合ガスを、転炉ガスに混合して転炉ガスとして利用することを特徴とする請求項１ないし請求項５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１１】
混合ガスの発熱量が６〜１０ＭＪ／ｍ3であることを特徴とする請求項１０に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【請求項１２】
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、製鉄所で使用されるガスと混合することを特徴とする請求項１ないし請求項１１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１３】
ガス化溶融炉ガスを、製鉄所で使用され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１ないし請求項１２のいずれかに記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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及び溶融してガス化するガス化溶融炉で発生するガスを有効に利用するためのガス化溶融炉ガスの利用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス化溶融炉は、周知のように高温の炉内において、使用済みの廃プラスチック、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、炉頂部温度を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ものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ガス化溶融炉の一種であるコークスベッド式のガス化溶融炉は、熱分解炉と溶融炉とを一体にした構造になっていて、その原理は高炉の原理と同じであり、灼熱するコークス層から上昇する熱で廃棄物をガス化し、炉床部で残渣を溶融するものである。
【０００４】
コークスベッド式のガス化溶融炉の操業方法として、例えば、溶融炉の炉頂部内の温度を８００〜１１００℃の高温雰囲気に保持し、炉内で発生する熱分解ガス中のタールをガス化させることにより、タールの生成量を減少させ、発生ガス量及び発生カロリーを高くする方法が知られている。そして、廃棄物から生成される熱分解ガスは製鉄所の燃料として利用することができるとされている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平９−６０８３０号公報
【特許文献２】特開平９−１６６３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のように、ガス化溶融炉を用いて種々の可燃性廃棄物からガス化溶融炉ガスを回収して、回収したガス化溶融炉ガスを製鉄所内燃料としてそのまま利用しようとする場合、以下の（ａ）〜（ｃ）のような問題が生じる。
（ａ）ガス化溶融炉からのガス発生量が一定でない。
（ｂ）ガス化溶融炉から発生するガスの発熱量が一定でない。
（ｃ）ガス化溶融炉から製鉄所内の各工場までガス化溶融炉ガス専用のガス供給網を新たに構築すると、建設費が高価でありコスト高である。
【０００６】
したがって、回収したガス化溶融炉ガスを十分に有効に利用することは困難であり、利用できないガス化溶融炉ガスは焼却処理し、無害化して大気に放散する場合もあった。また、無害化燃焼する際、燃焼を安定させる為の補助燃料が必要でありランニングコストも発生していた。
【０００７】
また、ガス化溶融炉ガス中にタールやチャーが存在することで配管内の汚れが促進され配管網に配置されたバルブに付着して動作に悪影響を与え燃料の安定供給に支障をきたす問題もある。
【０００８】
したがって本発明の目的は、ガス化溶融炉ガスの発生量や発熱量が変動する場合にも、ガス化溶融炉ガスを製鉄所内の燃料ガスの一つとして安定して充分に有効に利用できるとともに、新たに大規模な専用ガス供給網を構築する必要がなく、またガス化溶融炉ガス中のタールやチャー等の不純物生成を抑制して配管の汚れを防止できるガス化溶融炉ガスの利用方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、竪型の炉の底部にコークスの充填層を有し、該コークスの充填層の上に投入される廃棄物の堆積層を酸素含有ガスで部分燃焼して可燃ガスを得るコークスベッド方式のガス化溶融炉において、酸素濃度９０％以上の酸素を羽口から吹き込むことで前記堆積層上部の温度を８００℃以上に制御し、前記ガス化溶融炉から排出される可燃ガスであるガス化溶融炉ガスを、製鉄所で使用されるガスと混合して混合ガスとし、該混合ガスを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。
（２）、水または水蒸気を酸素と共に羽口から吹き込むことで堆積層上部の温度を８００℃以上に制御することを特徴とする（１）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（３）、製鉄所で使用されるガスが、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス、都市ガス、天然ガス、プロパンガス、窒素の中から選ばれる１種または２種以上のガスであることを特徴とする（１）または（２）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（４）、製鉄所で使用されるガスが、都市ガスおよび／またはコークス炉ガスであることを特徴とする（１）または（２）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（５）、製鉄所で使用されるガスが、高炉ガスおよび／または窒素であることを特徴とする（１）または（２）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（６）、製鉄所で使用されるガスとして発熱量３０ＭＪ／ｍ3以上のガスを用いてガス化溶融炉ガスと混合した混合ガスを、コークス炉ガスに混合してコークス炉ガスとして利用することを特徴とする（１）または（２）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（７）、混合ガスの発熱量が１５〜２５ＭＪ／ｍ3であることを特徴とする（６）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（８）、製鉄所で使用されるガスとして発熱量３ＭＪ／ｍ3以下のガスを用いてガス化溶融炉ガスと混合した混合ガスを、高炉ガスに混合して高炉ガスとして利用することを特徴とする（１）または（２）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（９）、混合ガスの発熱量が３．３〜４．５ＭＪ／ｍ3であることを特徴とする（８）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（１０）、混合ガスを、転炉ガスに混合して転炉ガスとして利用することを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（１１）、混合ガスの発熱量が６〜１０ＭＪ／ｍ3であることを特徴とする（１０）に記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（１２）、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、製鉄所で使用されるガスと混合することを特徴とする（１）ないし（１１）のいずれかに記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
（１３）、ガス化溶融炉ガスを、製鉄所で使用されるガスと混合する前に昇圧することを特徴とする（１）ないし（１２）のいずれかに記載のガス化溶融炉ガスの利用方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、廃棄物から生成するガス化溶融炉ガスを製鉄所内で燃料として充分に有効に利用することができ、資源リサイクルが実現できる。また、タールやチャーなどの不純物の含有量が少ないガス化溶融炉ガスが得られるので、配管の汚れが防止できる。さらに、製鉄所における燃料ガスの全体としての供給量が増えるので、都市ガス、天然ガス、ＬＰＧ、重油等の従来製鉄所外部より購入していた燃料の使用量を大幅に削減することが可能となり製鉄コストが削減できる。特に重油の使用量の削減により、重油を燃焼することによって発生していたＮＯX、ＳＯX量も低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
まず、本発明で用いるガス化溶融炉とガス化溶融炉発生ガスについて説明する。
【００１２】
図１は本発明で用いるガス化溶融炉の一実施形態であり、ガス化溶融炉の構造を示す概略図である。ガス化溶融炉には、産業廃棄物、一般廃棄物、建設廃棄物、廃車や廃家電等の処理施設から発生するシュレッダーダスト、廃棄プラスチック、汚泥、汚染土壌などの難廃棄物等、多種の廃棄物が投入される。廃棄物ガス化溶融炉の上部からは、廃棄物と共にコークス及び石灰石等の副資材が投入される。なお石灰石は投入されない場合もある。１０５は廃棄物投入口、１０６はコークス・石灰石投入口であり、廃棄物がガス化したガス化溶融炉ガスは排出口１０７から排出される。
【００１３】
廃棄物ガス化溶融炉の内部構成は、上から生成されたガスの改質領域であるフリーボードＡ、廃棄物の乾燥及び熱分解領域である廃棄物の堆積層の上部（上部堆積層）Ｂ、廃棄物の高温燃焼及び溶融領域である廃棄物の堆積層の下部（下部堆積層）Ｃと、溶融分離領域であるコークス充填層Ｄという構成になっている。
【００１４】
フリーボードＡでは、三段羽口１０１より部分燃焼用酸素を送り、フリーボードＡの出口を所定の温度に制御する。フリーボードＡにおける高温還元雰囲気により、ダイオキシン類、タールが分解され、また大きなフリーボードＡ部分の炉内体積を大きくすることで排出ガスを均質及び低流速化してダストの飛散を防止する。
【００１５】
副羽口１０２から燃焼用酸素を吹き込むことによって上部堆積層Ｂ（すなわち副羽口１０２の付近とその上方の領域）が流動化する。上部堆積層Ｂの熱分解温度が８００℃以上になるように副羽口１０２から吹き込まれる燃焼用酸素の流量を調整する。この上部堆積層Ｂにおいて、廃棄物の水分は蒸発し、揮発分はガス化し、固定炭素及び灰分は炉底へ移動する。また上部堆積層Ｂを流動させることで廃棄物の棚吊り（例えば融着・閉塞）を防止している。
【００１６】
廃棄物の水分量が少ない場合等は、副羽口１０２をより上部に設置することで、上部堆積層Ｂに燃焼用酸素を吹き込むことなく、上部堆積層Ｂが撹拌されない状態とすることもできる。この場合は廃棄物中の小粒子がチャーとなって飛散するのを抑制でき、タールやチャーが発生した場合も直ちに分解することができる。
【００１７】
副羽口１０２よりも下方で主羽口１０３よりも上方の領域である下部堆積層Ｃでは、主羽口１０３から燃焼用酸素を吹き込み、コークス及び固定炭素を高温燃焼させ、灰分を溶融させる。消費されたコークスは上部から補充される。
【００１８】
コークス充填層Ｄでは、コークスの間を溶けたスラグが流下する。スラグは出滓口１０４より連続的又は間欠的に排出される。
【００１９】
本実施形態では、副羽口１０２から酸素濃度９０％以上の酸素を吹き込み、廃棄物がガス化する部分である上部堆積層Ｂの温度を８００℃以上に制御する。これにより、廃棄物がガス化する最初の時点において、タール及びチャーの発生を抑制する。タールやすすが発生すると、その分工業用ガスとして有効利用できないばかりか、その処理も必要になるため、廃棄物がガス化する時点においてタール及びチャーを発生させないことが重要である。
【００２０】
上部堆積層Ｂの温度を６００〜８００℃程度で廃棄物をガス化させる場合には、廃棄物のカーボン中の数十％がすすになりガス化されなくなる。これに対し、本実施形態のように上部堆積層Ｂの温度を８００℃以上にすると、すすの生成率を大幅に低減できる。すすの生成率は温度が高ければ高いほど低減できるが、８００℃以上にすることで効果的に低減できる。また１０００℃以上にすると、廃棄物の一部が溶融し、副羽口１０２上の上部堆積層Ｂ部分の炉壁にクリンカーが成長して棚つりの原因になってしまう場合があるので１０００℃以下が望ましい。
【００２１】
以上のように本発明では堆積層の上部を８００℃以上に加熱するが、タール及びチャーの発生を低減させるには、上部堆積層Ｂの温度を８００以上に設定する以外に酸素を供給することも必要である。例えば単なる乾留ではたとえ上部堆積層Ｂの温度を８００以上に設定しても、すすが生成されやすくなってしまう。すすの生成を低減させるのには、上部堆積層Ｂの温度を所定の温度に設定すると共に、酸素を供給して廃棄物と反応させて分解させることも必要である。
【００２２】
上部堆積層Ｂの雰囲気温度を調整するために、酸素と共に水又は水蒸気を併用して吹き込むことが望ましい。なお上部堆積層Ｂの温度は例えば炉壁から炉内に僅かに出た熱電対で直接測定することができる。
【００２３】
従来のガス化溶融炉では、廃棄物をガス化させ、そのガスを完全燃焼させ、その熱で蒸気を回収してタービンを回すのが一般的であったが、本発明では廃棄物をガス化させ、そのガスを可燃性の工業用ガスとして回収して製鉄所で利用する。副羽口１０２から空気ではなく酸素を吹き込むことで、窒素分が減り、高カロリーのガスを回収することができる。また回収されたガスは後工程で、ダイオキシン対策のため水等で急冷されるが、酸素を用いることで生成されるガスのボリュームを低減することができるので、冷却水も節約できる。さらにガスのボリュームを低減することで、空搭速度も小さくなり、ダストの飛散を防止するフリーボードＡの容積も大きくする必要がない。
【００２４】
主羽口１０３からも酸素が吹き込まれることが望ましい。コークスを燃焼させるために主羽口１０３からの送風量は大きく設定される。回収されるガスのボリュームを下げるためにも、主羽口１０３から空気ではなく、酸素を吹き込むのが望ましい。またすすの生成率からみても、下部堆積層Ｃで燃焼したガスが上部堆積層Ｂに上昇していくので、上部堆積層Ｂを窒素フリーにするために、主羽口１０３から空気ではなく酸素を吹き込むのが望ましい。
【００２５】
三段羽口１０１からも、生成されるガスのボリュームを下げ、高カロリーのガスを得るために酸素を吹き込むのが望ましい。三段羽口１０１及び主羽口１０３からは、各層の温度を調整するために酸素と共に水又は水蒸気を吹き込むことが望ましい。
【００２６】
ガス化溶融炉としては、図１に示すものの他に、廃棄物を副羽口１０２と三段羽口１０１０との中間の側壁から投入するもの等を用いることができる。廃棄物をフリーボードＡの上部から投入する場合、廃棄物がフリーボードＡに投入された瞬間に熱分解を受け、十分にガス化される前にバイパスして（すなわち上部堆積層Ｂに到達しないで）工業用ガスとともに回収されてしまうおそれがある。廃棄物を副羽口１０２の直上から投入することでこの問題を解決することができる。
【００２７】
なお図１に示すガス化溶融炉では、上下に３段の羽口１０１、１０２、１０３を設け、またコークスを浅く積み、廃棄物の高さが最上段の三段羽口１０１の高さ以下になるように調整しているが、羽口の段数、廃棄物の高さは様々に設定されてよい。例えば羽口は上下に２段に設けられてもよく、廃棄物の高さは上段の羽口よりも上方に位置してもよい。
【００２８】
上記のようなガス化溶融炉を用いて、堆積層の上部の温度を８００℃以上に制御し、且つ流動層に充分な酸素を供給することで、廃棄物のガス化に際してタール及びチャーの発生を最初から抑制して、タール及びチャーの少ないガス化溶融炉ガスが得られる。
【００２９】
廃棄物の堆積層の上部は、必ずしも流動化させる必要はないが、流動層とすることにより、廃棄物が炉の下側に移動しにくくなる棚吊り状態を防止することができる。
【００３０】
酸素ガスは工業的にある程度は酸素以外の成分を含有するものであるが、本発明で用いる酸素としてはすすの生成を充分に低減させるために酸素濃度が９０体積％以上の酸素ガスを用いるものとする。
【００３１】
次に、上記の方法で生成されたガス化溶融炉ガスの製鉄所における利用方法を説明する。
【００３２】
図２は、本発明の一実施形態であり、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。本実施形態において、高炉の配置は１基である。
【００３３】
図２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３３５０ｋＪ／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などから成る約２０１００ｋＪ／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８４００ｋＪ／ｍ3の可燃性ガスであり、間欠的に発生する。つまり転炉の吹錬によりガスの発生がつねに変動する。
【００３４】
４ａは、製鉄所外から購入する外部購入燃料である都市ガスまたはプロパンガス（ＬＰＧ）である。都市ガスは天然ガス（ＬＮＧ）にＬＰＧを加えて燃料調整しているのが一般的である。外部購入燃料として燃料調整しない生のＬＮＧを購入しても本発明の適用は可能である。５ａは外部購入工業ガスである窒素（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。
【００３５】
高炉ガスは、約３３５０ｋＪ／ｍ3と低カロリーであるため、高炉ガスのみをバーナに供給し空気とバーナで混合させて安定燃焼させるのは困難であるので、一般的には、燃焼性の良いコークス炉ガスや都市ガス、ＬＰＧと混合して、常温でもバーナで火炎が自己保持可能な燃料にして利用する。従来技術においては、高炉ガス１ａ、コークス炉ガス２ａ、転炉ガス３ａ、都市ガスまたはＬＰＧ４ａ、窒素５ａとをガスミキサ９で混合させ、ミックスガス（ＭＸＧ）９ａとして各工場４１〜４３、４５に供給している。
【００３６】
都市ガスまたはＬＰＧは、主に高炉が休風等により高炉ガスや転炉ガスが発生しない場合に、圧延工場で必用な燃料を供給する為に使用され、Ｎ2は高カロリーの都市ガスまたはＬＰＧの希釈に用いられる。重油は発電所の燃料として供給される。
【００３７】
７は、ガス化溶融炉であって、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、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あり、上記で説明したようにタールやチャー等の配管の汚れを促進させる不純物を含まないガス化溶融炉ガスを回収でき、発生ガスの性状は約８０００〜１１０００ｋＪ／ｍ3であり、炉下部においては、コークスおよび炭素分の燃焼により、廃棄物の灰分を溶融し、出滓口より排出するものである。
【００３８】
１１、１２、１３、１４は、各炉で発生する可燃性ガス（燃料ガス）を無害化・燃焼放散する為の燃焼放散塔、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ガス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。
【００３９】
２１は、高炉ガス（ＢＦＧ）を一時貯蔵・払出しするバッファーとして機能する容器であるＢＦＧホルダ、２２は、コークス炉ガス（ＣＯＧ）を一時貯蔵・払出しするバッファーとして機能する容器であるＣＯＧホルダ、２３は、転炉ガス（ＬＤＧ）を一時貯蔵・払出しするバッファーとして機能する容器であるＬＤＧホルダ、２４は、ガス化溶融炉ガスを一時貯蔵・払出しするバッファーとして機能する容器であるガス化溶融炉ガスホルダである。特に、ガス化溶融炉ガスはガス発生量の変動が大きいため、ミックスガスとしてガス混合を安定して行うために、ガスホルダをガス化溶融炉とガスミキサの間に配置しガスの一時貯蔵・払出しを逐次行う事で発生量変動とガスミキサへ供給するガス化溶融炉ガスの使用量との差を吸収する。これら各ガスホルダ２１〜２４は、内部ガス圧が６５ｋＰａと低圧に保持されている。ガスホルダのシール機構を簡便化する為に６５ｋＰａと低圧に設計している。
【００４０】
３１、３２、３３は、ＢＦＧ配管、ＣＯＧ配管、およびＬＤＧ配管にそれぞれ配置された昇圧機、すなわち、ガスブロワで、これらのブロワ３１〜３３は、それぞれのガス圧を約６５ｋＰａから約１２０ｋＰａに昇圧してガスミキサに供給するものである。３４は、ガス化溶融炉ガス配管網内においてガス化溶融炉ガスホルダ２４と直列に配置された昇圧機であるブロワである。ブロワ３４を直列に接続したのは、既述したようにガス化溶融炉では、種々の可燃性廃棄物からガス化溶融炉ガスを回収するので、ガス発生量が一定でなく圧力変動を生じる為、ガスミキサ前に昇圧機を配置して、ガスミキサに供給するガス化溶融炉ガス圧力を安定化させる必要があるからである。
【００４１】
９は、各ブロワ３１〜３４により昇圧されたガス（ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、ガス化溶融炉ガス）、都市ガス（又は、ＬＮＧ、ＬＰＧ）および窒素（Ｎ2）が送りこまれるガスミキサであり、発熱量変動を吸収する為に、ガス化溶融炉ガスに、製鉄所で使用される各種ガスの中から選択したガスを混合することで、下記（イ）〜（ハ）の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４１、製鋼工場４２、鋼板工場４３や発電所４５へ供給する機能を有している。
【００４２】
（イ）発熱量：発熱量が一定の範囲となるように、ガス化溶融炉ガスに、製鉄所で使用される各種ガスを混合する。
【００４３】
（ロ）ウオッペインデックス（Ｗ．Ｉ．）：ウオッペインデックス、すなわち（発熱量／√ガス密度）が一定の範囲となるように、ガス化溶融炉ガスに、製鉄所で使用される各種ガスを混合する。
【００４４】
（ハ）Ａ０/√γ：Ａ０√γとは、すなわち（理論空気量／√ガス密度）であり、Ａ０√γが一定の範囲となるように、ガス化溶融炉ガスに、製鉄所で使用される各種ガスを混合する。
【００４５】
つまり、ガスミキサ９は、（イ）〜（ハ）の燃料性状が一定の範囲となるようにガス化溶融炉ガスに、製鉄所で使用される各種ガスを混合することで、燃料性状を安定させる。上記（イ）〜（ハ）の中から選ばれる１つ以上が一定の範囲になるように混合することが望ましいが、（イ）〜（ハ）のすべてが一定の範囲になるように混合することが最も望ましい。
【００４６】
上記のようにしてガス化溶融炉ガス７ａを製鉄所で使用される各種ガスと混合して製鉄所内の燃料として使用することで、ガス化溶融炉ガス７ａの発生量や発熱量の変動を吸収して、燃焼性状の安定した製鉄所内の燃料として利用することができる。また、既設のガス供給網を利用できるので、ガスミキサー９までの最低限のガス管の設置でガス化溶融炉ガスを利用できる。
【００４７】
ここで、製鉄所で使用される各種ガスとは、ＢＦＧ、ＣＯＧ、ＬＤＧ、ガス化溶融炉ガス、都市ガス（又は、ＬＮＧ、ＬＰＧ）、および窒素（Ｎ2）であり、高炉ガス（ＢＦＧ）または窒素（Ｎ2）は比較的発熱量の少ない低カロリーガスであり、都市ガス（又は、ＬＮＧ、ＬＰＧ）、または、コークス炉ガス（ＣＯＧ）は比較的発熱量の多い高カロリーガスである。したがって、燃料性状を安定化させる具体的手段は、ガス化溶融炉ガスのカロリーに応じて、高カロリーガスと低カロリーガスとを適宜選択して混合ガスが所定のカロリーを有するように調整するものである。したがって、ガス化溶融炉発生ガスのカロリーが高い場合は高炉ガス（ＢＦＧ）または窒素（Ｎ2）のいずれか一方もしくは両方と、ガス化溶融炉発生ガスのカロリーが低い場合は都市ガス（又は、ＬＮＧ、ＬＰＧ）、または、コークス炉ガス（ＣＯＧ）のいずれか一方もしくは両方と、混合する形態となる。
【００４８】
そして、高カロリーガスとしてコークス炉ガス（ＣＯＧ）を、低カロリーガスとして高炉ガス（ＢＦＧ）を優先使用することで、外部購入燃料である都市ガス（又は、ＬＮＧ、ＬＰＧ）や窒素（Ｎ2）の量を削減することができる。
【００４９】
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）２ａ、および転炉ガス（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およびタービンが配置されている。発電所４５では、通常はミックスガス（ＭＸＧ）の他に、高炉ガス（ＢＦＧ）、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、及び転炉ガス（ＬＤＧ）を優先的に燃料ガスとして使用して、製鉄所が使用する電力を発電するのに必用な燃料の不足分として重油を供給して発電している。
【００５０】
本発明のように、タールやチャーなど配管の汚れを促進する不純物の少ないガス化溶融炉ガスを使用することでガス配管網に汚れが付着しバルブ動作の不具合が発生することなくミックスガスに供給する事により、製鉄所全体として燃料ガス全体としての供給量を増やすことができ、製鉄所外部より購入していた重油の量を削減する事ができる。
【００５１】
また、重油の使用量削減により、発電所から発生する重油起因で増大していたＮＯX、ＳＯX量も低減することができる。
【００５２】
さらに、高炉休風時にガス化溶融炉ガスを利用することで、都市ガスやＬＰＧの使用量を削減することも可能である。
【００５３】
本発明では、製鉄所で使用されるガスのうちから適宜選択したガスを用いてガス化溶融炉ガスと混合して利用するが、例えば下記の方法を用いて、ガス化溶融炉ガスをコークス炉ガスとして利用することが可能である。
【００５４】
製鉄所で使用されるガスとして発熱量３０ＭＪ／ｍ3（標準状態において：以下３０ＭＪ／ｍ3Nと記載する）以上のガスを用いてガス化溶融炉ガスと混合する。このようにして製造した混合ガスは、模擬コークス炉ガスとして利用可能であり、コークス炉ガスに混合してコークス炉ガスとして利用することができる。
【００５５】
発熱量３０ＭＪ／ｍ3N以上のガスとしては、天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、都市ガスの中から選ばれる１つ以上を用いることが好ましい。また、混合ガスの発熱量がコークス炉ガス相当である１５〜２５ＭＪ／ｍ3となるように、ガス化溶融炉ガスと発熱量３０ＭＪ／ｍ3N以上のガスとを混合することが好ましい。または、混合ガスの燃焼速度がコークス炉ガス相当となるように、ガス化溶融炉ガスと発熱量３０ＭＪ／ｍ3N以上のガスとを混合することが好ましい。
【００５６】
混合ガスをコークス炉ガスとして利用する際には、混合ガスの配管を製鉄所内のコークス炉ガス配管に接続すれば、設備コストをかけずにコークス炉ガスとして利用することができる。
【００５７】
図３は、混合ガスをコークス炉ガスとして利用する本発明の一実施形態であり、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。
【００５８】
都市ガス（ＬＮＧ）またはＬＰＧの配管は、二股に分かれ、二股の一方の流路がガスミキサーである模擬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６０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。
【００５９】
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／ｍ3N以上の発熱量を保有するガス（都市ガスや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／ｍ3N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相当に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４４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。
【００６０】
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。
【００６１】
また、例えば下記の方法を用いて、ガス化溶融炉ガスを高炉ガスとして利用することが可能である。
【００６２】
製鉄所で使用されるガスとして発熱量３ＭＪ／ｍ3N以下のガスを用いてガス化溶融炉ガスと混合する。このようにして製造した混合ガスは、模擬高炉ガスとして利用可能であり、高炉ガスに混合して高炉ガスとして利用することができる。
【００６３】
発熱量３ＭＪ／ｍ3N以下のガスとしては、窒素、炭酸ガス、燃焼排ガス、アルゴンガス等の可燃分を含有しないガスを用いることが好ましい。発熱量３ＭＪ／ｍ3N以下のガスを１種または２種以上混合して用いることができる。
【００６４】
また、混合ガスの発熱量が高炉ガス相当である３．３〜４．５ＭＪ／ｍ3となるように、ガス化溶融炉ガスと発熱量３ＭＪ／ｍ3N以下のガスとを混合することが好ましい。または、混合ガスの燃焼速度が高炉ガス相当となるように、ガス化溶融炉ガスと発熱量３ＭＪ／ｍ3N以下のガスとを混合することが好ましい。
【００６５】
混合ガスを高炉ガスとして利用する際には、混合ガスの配管を製鉄所内の高炉ガス配管に接続すれば、設備コストをかけずに高炉ガスとして利用することができる。
【００６６】
図４は、混合ガスを高炉ガスとして利用する本発明の一実施形態であり、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。
【００６７】
都市ガス（ＬＮＧ）またはＬＰＧの配管は、二股に分かれ、二股の一方の流路がガスミキサーである模擬ＢＦＧ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ＢＦＧ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ＢＦＧミキサー６０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。窒素５ａの配管も、二股に分かれ、二股の一方の流路がガスミキサーである模擬ＢＦＧ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、流路に流量調整可能な切替弁６３が設けられている。そして、後述の演算器の出力に応じて模擬ＢＦＧミキサー６０側の切替弁６３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、６３は遠隔操作可能とすることが望ましい。
【００６８】
また、模擬ＢＦＧ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ＢＦＧミキサー６０は、ガス化溶融炉ガスを、３ＭＪ／ｍ3N以下の発熱量を保有するガスである窒素５ａと混合することで、ＢＦＧ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３．３〜４．５ＭＪ／ｍ3N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ＢＦＧ相当になるように混合量を調整する機能を有する。都市ガス（ＬＮＧ）またはＬＰＧも発熱量を調整するために用いることができる。そして、このようにＢＦＧ相当のガスに調整された混合ガスである模擬ＢＦＧ６０ａは、ＢＦＧ配管におけるＢＦＧホルダ２１よりも下流側に戻されて、製鉄所内燃料として、あるいはミックスガス（ＭＸＧ）製造原料ガスとして利用されるようになっている。
【００６９】
また、模擬ＢＦＧ配管に、混合ガス（模擬ＢＦＧ）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ＢＦＧセンサ６５を配置するとともに、ＢＦＧ配管における模擬ＢＦＧ配管との接続部よりも上流側に、ＢＦＧ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ＢＦＧ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ＢＦＧの発熱量がＢＦＧ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ＢＦＧセンサ６５とＢＦＧ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ＢＦＧ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。
【００７０】
さらに、例えば下記の方法を用いて、ガス化溶融炉ガスを転炉ガスとして利用することが可能である。
【００７１】
製鉄所で使用されるガスとガス化溶融炉ガスと混合して製造した混合ガスは、模擬転炉ガスとして利用可能であり、転炉ガスに混合して転炉ガスとして利用することができる。
【００７２】
製鉄所で使用されるガスとしては、高炉ガス、コークス炉ガス、都市ガス、天然ガス、液化石油ガス、窒素の中から選ばれる１種または２種以上混合して用いることが好ましい。
【００７３】
また、混合ガスの発熱量が転炉ガス相当である６〜１０ＭＪ／ｍ3となるように、ガス化溶融炉ガスと製鉄所で使用されるガスとを混合することが好ましい。または、混合ガスの燃焼速度が転炉ガス相当となるように、ガス化溶融炉ガスと製鉄所で使用されるガスとを混合することが好ましい。
【００７４】
混合ガスを転炉ガスとして利用する際には、混合ガスの配管を製鉄所内の転炉ガス配管に接続すれば、設備コストをかけずに転炉ガスとして利用することができる。
【００７５】
図５は、混合ガスを転炉ガスとして利用する本発明の一実施形態であり、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。
【００７６】
都市ガス（ＬＮＧ）またはＬＰＧの配管は、二股に分かれ、二股の一方の流路がガスミキサーである模擬ＬＤＧ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ＬＤＧ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ＬＤＧミキサー６０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。窒素５ａの配管も、二股に分かれ、二股の一方の流路がガスミキサーである模擬ＬＤＧ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、流路に流量調整可能な切替弁６３が設けられている。そして、通常は切替弁６１によって模擬ＬＤＧ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ＬＤＧミキサー６０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、６３は遠隔操作可能とすることが望ましい。
【００７７】
また、模擬ＬＤＧ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ＬＤＧミキサー６０は、ガス化溶融炉ガスを、製鉄所で使用される各種ガスと混合することで、ＬＤＧ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６〜１０ＭＪ／ｍ3N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ＬＤＧ相当になるように混合量を調整する機能を有する。本実施形態では都市ガス（ＬＮＧ）またはＬＰＧ４ａと窒素５ａとを発熱量を調整するために用いている。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ＬＤＧ相当のガスに調整された混合ガスである模擬ＬＤＧ６０ａは、ＬＤＧ配管におけるＬＤＧホルダ２３よりも下流側に戻されて、製鉄所内燃料として、あるいはミックスガス（ＭＸＧ）製造原料ガスとして利用されるようになっている。
【００７８】
また、模擬ＬＤＧ配管に、混合ガス（模擬ＬＤＧ）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ＬＤＧセンサ６５を配置するとともに、ＬＤＧ配管における模擬ＬＤＧ配管との接続部よりも上流側に、ＬＤＧ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ＬＤＧ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ＬＤＧの発熱量がＬＤＧ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ＬＤＧセンサ６５とＬＤＧ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ＬＤＧ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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】ガス化溶融炉の構造を示す概略図。
【図２】製銑・製鋼一貫製鉄所における燃料の流れを示す図。
【図３】製銑・製鋼一貫製鉄所における燃料の流れを示す図（コークス炉ガス）。
【図４】製銑・製鋼一貫製鉄所における燃料の流れを示す図（高炉ガス）。
【図５】製銑・製鋼一貫製鉄所における燃料の流れを示す図（転炉ガス）。
【符号の説明】
【００８０】
１    高炉
１ａ    高炉ガス（ＢＦＧ）
２    コークス炉
２ａ    コークス炉ガス（ＣＯＧ）
３    転炉
３ａ    転炉ガス（ＬＤＧ）
４ａ    都市ガス又はＬＰＧ
５ａ    窒素（Ｎ２）
６    重油タンク
６ａ    重油
７    ガス化溶融炉
７ａ    ガス化溶融炉ガス
９    ガスミキサー
９ａ    ミックスガス（ＭＸＧ）
１１    フレアスタック
１２    フレアスタック
１３    フレアスタック
１４    フレアスタック
２１    ＢＦＧホルダ
２２    ＣＯＧホルダ
２３    ＬＤＧホルダ
２４    ガス化溶融炉ガスホルダ
３１    ガスブロワ
３２    ガスブロワ
３３    ガスブロワ
３４    ガスブロワ
４１    製銑工場
４２    製鋼工場
４３    鋼板工場
４４    鋼管条鋼工場
４５    発電所
６０    ガスミキサー
６０ａ    模擬ガス
６１    切替弁
６２    切替弁
６５    センサ
６６    センサ
６７    演算器
１０１    三段羽口
１０２    副羽口
１０３    主羽口
１０４    出滓口
１０５    廃棄物投入口
１０６    投入口
１０７    排出口
Ａ    フリーボード
Ｂ    上部堆積層
Ｃ    下部堆積層
Ｄ    コークス充填層
【図１】
2005283072.tif 000003
【図２】
2005283072.tif 000004
【図３】
2005283072.tif 000005
【図４】
2005283072.tif 000006
【図５】
2005283072.tif 000007