(57)【要約】【課題】  生成ガスのタール分および生成ガスに随伴する浮遊物質を除去するとともに、ガス化効率を向上させる。【解決手段】  ガス化炉３内に廃棄物を投入して充填層を形成し、充填層の下方から酸化剤ガスを供給して廃棄物を部分燃焼させ、その燃焼熱で廃棄物をガス化するとともに、充填層の下方から燃焼残渣を抜き出して廃棄物を連続的に処理する廃棄物のガス化方法において、不燃ペレット３９が充填された吸着塔３１に生成ガスを通流させ、この不燃ペレット３９をガス化炉３内に投入して処理することにより、生成ガス中のタール分および生成ガスに随伴する浮遊物質を不燃ペレット３９に吸着させて除去して生成ガスを清浄化し、吸着したタール分をガス化炉３内で水素や一酸化炭素などに分解させ、有効にガス化させることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化炉内に廃棄物を投入して充填層を形成し、該充填層の下方から酸化剤ガスを供給して前記廃棄物を部分燃焼させ、その燃焼熱で前記廃棄物をガス化するとともに、前記充填層の下方から燃焼残渣を排出して廃棄物を連続的に処理する廃棄物ガス化方法において、
生成ガスを不燃性粒体が充填された吸着塔に通して浄化するとともに、前記吸着塔内の前記不燃性粒体を前記ガス化炉内に投入して処理する廃棄物ガス化方法。
【請求項２】
前記不燃性粒体は、アルミナを含有する多孔質体であることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物ガス化方法。
【請求項３】
容器と、該容器の上部に形成された廃棄物の投入口と、前記容器の下部に形成された酸化剤ガスのガス供給口と、前記容器の下部に形成された燃焼残渣の抜出し口とを有し、前記容器の上部から生成ガスを排出するガス化炉を備えた廃棄物ガス化装置において、
前記生成ガスを通流させる不燃性粒体が充填された吸着塔と、該吸着塔内の前記不燃性粒体を抜き出して前記容器の上部に投入する投入手段とを備えてなることを特徴とする廃棄物ガス化装置。
【請求項４】
前記吸着塔は、前記容器の頂部壁に形成した開口に連結させて設けられ、前記投入手段は、前記開口に臨ませて前記容器内に配置された円盤と、該円盤を回転する回転駆動手段とを備え、前記円盤は、前記開口よりも大きく形成され、かつ、上面に当該円盤の径方向に対して所定の角度を持たせた突条が形成されてなることを特徴とする請求項３に記載の廃棄物ガス化装置。
【請求項５】
前記不燃性粒体は、アルミナを含有する多孔質体であることを特徴とする請求項３または４に記載の廃棄物ガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物ガス化方法および廃棄物ガス化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物を処理する方法として、廃棄物をガス化炉に投入して充填層を形成し、底部から空気などの酸化剤ガスを供給して部分燃焼させ、炉高方向に燃焼帯、熱分解帯、乾燥帯を形成し、上部から生成ガスを抜き出すとともに、ガス化により生じた残渣を炉底から抜き出して廃棄物を連続的に処理する移動床式の廃棄物ガス化炉が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、生成ガスの熱により乾燥帯の廃棄物を乾燥でき、また、炉底の燃焼残渣の熱で酸化剤ガスを予熱できるので効率がよい。さらに、生成ガスが乾燥帯を上昇する過程で、生成ガス中のタール分が冷えて凝縮し、廃棄物に付着して除去されるので、比較的清浄な生成ガスが得られる。
【０００３】
【特許文献１】特表２０００−５１７４０９号公報（第１図、第５頁参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、乾燥帯は、生成ガスの熱により比較的高い温度に保たれているから、この乾燥温度よりも露点が低いタール分を凝縮させて、廃棄物に付着させることができない。したがって、乾燥温度よりも露点が低いタール分は気相のまま乾燥帯を通過し、生成ガスとともに後流側の生成ガスの利用機器に供給されることになる。これにより、タール分が後流側で凝縮してガス管路をつまらせる問題が生じ、利用機器がガスタービンなどの燃焼機関である場合は、燃焼に悪影響を及ぼすおそれがある。また、生成ガスには、例えば、廃棄物に含まれるほこり、おがくず、灰、トナーや製粉、糸くず、保温材などのグラスウール、紙切れ、ビニールの薄膜片、殻など、およびガス化炉下部からの燃焼灰などの浮遊物質が随伴される場合がある。
【０００５】
また、燃焼帯から流下する燃焼残渣には、灰分などの粉粒体の他に、粉粒体よりも大きい不燃物の固体や、場合によっては未燃物の固体が含まれることがある。この燃焼残渣帯において、固体の断面分布に偏りがあると、断面部位によって酸化剤ガスの通流抵抗に差が生じ、流量分布に偏りが生じる。この酸化剤ガスの流量の偏りにより、燃焼帯の燃焼にばらつきが生じ、熱分解などによるガス化効率が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、生成ガスのタール分および生成ガスに随伴する浮遊物質を除去するとともに、ガス化効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、次に述べる手段により、上記課題を解決するものである。すなわち、ガス化炉内に廃棄物を投入して充填層を形成し、充填層の下方から酸化剤ガスを供給して廃棄物を部分燃焼させ、その燃焼熱で廃棄物をガス化するとともに、ガス化で生じた残渣を充填層の下方から抜き出して廃棄物を連続的に処理する廃棄物のガス化方法において、不燃性粒体が充填された吸着塔に生成ガスを通して浄化し、この吸着塔内の不燃性粒体をガス化炉内に投入して処理することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、生成ガス中のタール分および生成ガスに随伴する浮遊物質を不燃性粒体に吸着させて除去することができる。したがって、生成ガス中のタール分などが原因で起こるガス管路のつまりや燃焼不良などの発生を防止できる。また、タール分などを吸着した不燃性粒体をガス化炉に投入することで、不燃性粒体が廃棄物とともに熱分解帯や燃焼帯を通って流下する際に、タール分が、水素や一酸化炭素などに分解され、有効にガス化させることができる。なお、熱分解帯で分解されなかったタール分は燃焼帯で燃焼される。このようにして燃焼帯を通過した不燃性粒体は、炉底の燃焼残渣中に分散するので、不燃物などの固体による酸化剤ガスの通流の偏りが改善され、安定な燃焼帯を形成でき、熱分解などによるガス化効率が向上される。
【０００９】
また、不燃性粒体を多孔質体で形成すれば、表面積が大きくとれるのでタール分の吸着量を増やすことができる。また、不燃性粒体をアルミナが含有された物質で構成すれば、熱分解帯においてアルミナが触媒として作用し、タール分などの物質の分解が促進される。
【００１０】
本発明の方法を実現する廃棄物ガス化装置は、容器と、容器の上部に形成された廃棄物の投入口と、容器の下部に形成された酸化剤ガスのガス供給口と、容器の下部に形成された燃焼残渣の抜出し口とを有するガス化炉を備え、生成ガスを通流させる不燃性粒体が充填された吸着塔と、吸着塔内の不燃性粒体を抜き出して容器の上部に投入する投入手段とを備えた構成にできる。
【００１１】
また、廃棄物ガス化装置は、吸着塔を容器の頂部壁に形成した開口に連結させて設け、投入手段を開口に臨ませて容器内に配置された円盤と、この円盤を回転させる回転駆動手段とで形成し、この円盤を容器の頂部壁の開口よりも大きく形成し、かつ、上面に当該円盤の径方向に対して所定の角度を持たせた突条を形成した構成にすることができる。ここで、円盤の大きさ、および円盤と開口との間隔は、円盤の回動停止時に不燃性粒体が落下しないように設定し、例えば、不燃性粒体の安息角などを考慮して設計する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、生成ガス中のタール分および生成ガスに随伴する浮遊物質を除去するとともに、ガス化効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図１〜図２を用いて説明する。図１は、本発明を適用してなる一実施形態の縦型の移動床式ガス化炉の断面図、図２は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の一実施形態の全体構成図である。ここで、本実施形態の廃棄物ガス化装置は、一般ごみや産業廃棄物、バイオマスなどのガス化に好適に使用されるが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
図２に示すように、本実施形態の廃棄物ガス化装置は、廃棄物ホッパ１、ガス化炉３を備えて構成されている。廃棄物ホッパ１は、筒状縦型に形成され、図示していない前処理装置から破砕された廃棄物２が投入されるようなっている。廃棄物ホッパ１の底部には、スクリューフィーダ５が設けられ、廃棄物ホッパ１内の廃棄物２を切り出す構成になっている。
【００１５】
ガス化炉３は、筒状縦型に形成され、上部にスクリューフィーダ５の搬送出側が連結され、廃棄物ホッパ１から切り出された廃棄物２がガス化炉３内に投入されるようになっている。ガス化炉３の底部には、酸化剤ガスである空気または酸素のガス供給口２３と、水性ガス化剤である水蒸気のガス供給口２４が設けられている。ガス供給口２３、２４には、酸化剤ガスである空気または酸素を供給する酸化剤供給手段７と水蒸気を供給する水蒸気供給手段８がそれぞれ連結されている。また、ガス化炉３の底部には、炉内の灰分や不燃物などを含む燃焼残渣を抜き出す排出機２７が設けられている。排出機２７は、抜き出し量が調整可能に構成されている。排出機２７により抜き出された燃焼残渣は、分別器９を介して灰分は廃棄工程１２に送られ、例えば、溶融処理あるいは埋立て処理される。灰分と共に排出機２７により抜き出された不燃ペレット３９は分別器９で灰分やその他不燃物質（金属等）と分別された後、再び吸着塔に戻され循環使用される。
【００１６】
一方、ガス化炉３の頂部には、筒状縦型の吸着塔３１が設けられている。吸着塔３１内には、不燃性の固体粒子である不燃ペレット３９が充填されている。不燃ペレット３９として、本実施形態では、アルミナを含有する粒状（例えば、粒径２５〜３０ｍｍ）の多孔質材を用いている。
【００１７】
ガス化炉３内で生成された熱分解ガスおよび水性ガス（以下、生成ガスと総称する）は、吸着塔３１を介して、燃焼ボイラ１３に送られるようになっている。燃焼ボイラ１３は、図示していない供給手段から燃焼用空気１４が供給され、生成ガスを燃焼して蒸気１１を発生させる一般的な構成のものである。燃焼ボイラ１３で生じた蒸気１１は、蒸気タービン１７に供給されて発電に利用され、燃焼排ガス１６は、排気工程１５に送られ、図示していない誘引ファンにより誘引されて煙突から排気されるようになっている。また、図示していない制御装置が設けられ、少なくともスクリューフィーダ５の廃棄物の搬送量、酸化剤供給手段７の酸化剤ガスの供給量、水蒸気供給手段８の水蒸気の供給量、および排出機２７の抜き出し量を制御できるように構成されている。
【００１８】
このように構成された移動床式のガス化炉３を備えた廃棄物ガス化装置の基本動作について説明する。まず、廃棄物ホッパ１から切り出された廃棄物２は、ガス化炉３に投入される。炉内に投入された廃棄物２は、底部から筒状の炉内に充填されて充填層を形成する。廃棄物２の投入量は、少なくともガス化炉３の頂部に空間が形成するように調整される。
【００１９】
このようにして廃棄物２が充填されたガス化炉３に、ガス供給口２３から酸化剤ガスを供給するとともに廃棄物２に着火する。ここで、廃棄物２は、例えば、熱風発生器で４００℃の高温空気を吹き込んで着火させる。酸化剤ガスの供給量を調整し、廃棄物を部分燃焼させて燃焼帯を形成し、この燃焼帯の燃焼熱により上層の廃棄物が熱分解される。ここで、燃焼帯は、酸化剤ガスの時間当たりの供給量などに応じて厚みが決まり、また、炉底の残渣の抜き出し速度に応じて高さ位置が決まる。そこで、酸化剤供給手段７の酸化剤供給量と、排出機２７の抜き出し量を所定範囲に制御することで、廃棄物の部分燃焼及び熱分解が安定した定常状態になる。
【００２０】
このような定常状態では、炉内の安定した位置に燃焼帯が形成され、その上部には熱分解帯が形成され、さらに上部に廃棄物の乾燥帯が形成される。熱分解帯では、廃棄物が熱分解されて可燃性の熱分解ガス及び炭素（チャー）が生成される。ここで生成されたチャーは、燃焼帯に流下して燃焼され、燃焼帯の温度は、例えば１０００℃になる。また、熱分解帯で生成されたチャーの一部は、ガス供給口２４から供給される水蒸気と反応してＣＯ、Ｈ２が生成される。燃焼により生じた燃焼残渣は、燃焼帯から下方に流下する。炉底のガス供給口２３、２４から供給される酸化剤ガスと水蒸気は、炉底の燃焼残渣の隙間を通って上昇する際に予熱され、燃焼残渣は、酸化剤ガスや水蒸気によって冷却される。なお、酸化剤ガスと水蒸気の供給量は、生成されたチャーのほとんどが燃焼ガスと水性ガスとなるように調整されている。
【００２１】
このようにして生成された熱分解ガスと水性ガスが混合された高温の生成ガスは、乾燥帯の廃棄物の隙間を通ってガス化炉３内を上昇し、廃棄物を乾燥することにより減温（例えば、約２００℃）される。同時に、生成ガス中の飛灰などの一部は廃棄物の層に捕捉される。乾燥帯を通過した生成ガスは、ガス化炉３の頂部に設けられた吸着塔３１を通って燃焼ボイラ１３に供給される。生成ガスが吸着塔３１を通る際、生成ガス中に含まれるタール分および生成ガスに随伴する浮遊物質が不燃ペレット３９に吸着されて除去される。
【００２２】
次に、本実施形態の特徴部である吸着塔３１の構成について説明する。図１に示すように、吸着塔３１は、ガス化炉３よりも小さい径の筒状縦型に形成されている。吸着塔３１内には、２重ダンパ４１を介して不燃ペレット３９が投入され、不燃ペレット３９の充填層が形成されている。ガス化炉３の容器２１の頂部壁には、開口２９が形成され、開口２９を介して吸着塔３１とガス化炉３とが連通されている。吸着塔３１内部には、吸着塔３１の頂部に回転自在に支持されたシャフト３５が垂下させて設けられている。シャフト３５の下端には、円盤３７が連結されている。シャフト３５は、吸着塔３１の頂部に設けられたモータ３３によって回転されるようになっている。
【００２３】
円盤３７は、開口２９の下側、つまり、ガス化炉３内の開口２９に臨ませた位置に水平に配置されている。円盤３７と開口２９との間隔は、不燃ペレット３９の粒径よりも大きく設定し、不燃ペレット３９が開口２９を通って円盤３７の縁からガス化炉３内に落下するようになっている。円盤３７の径は、開口２９の径よりも大きく形成され、開口２９から流下する不燃ペレット３９が円盤３７に上に安定して静止する安息角を形成できるようになっている。また、円盤３７の上面には、円盤３７の径方向に対し角度を持たせた突条の切出し羽根が形成されている。これにより、円盤３７が回転すると、円盤３７上に載置された不燃ペレット３９が切出し羽根によって切り出されるようになっている。
【００２４】
このように構成された本実施形態の吸着塔の動作について説明する。まず、ガス化炉３内の生成ガスは、符号３８の矢印で示すように、開口２９から吸着塔３１に流入し、不燃ペレット３９の層を通流して生成ガス中のタール分が除去され、符号４０の矢印で示すように、吸着塔３１の上部から排出される。モータ３３を駆動して円盤３７を回転させると、円盤３７上に静止していた不燃ペレット３９が切出し羽根によって円盤３７の半径方向に切り出されてガス化炉３内に投入される。ガス化炉３に投入された不燃ペレット３９は、スクリューフィーダ５から投入された廃棄物２に混合される。なお、廃棄物２とともに充填層を形成する。ここで、不燃ペレット３９との混合比を一定（例えば、７：３）にすることが好ましい。
【００２５】
ガス化炉３内に投入された不燃ペレット３９のタール分は、熱分解帯において熱分解され、あるいは、水蒸気と反応し、水素や一酸化炭素を含む生成ガスが生成される。このとき、不燃ペレット３９を構成するアルミナ成分が触媒として作用するので、タール分などの物質の分解が促進される。燃焼帯を通過した不燃ペレットは、燃焼残渣中に分散し、燃焼残渣の層の空隙率を均一化する。その結果、燃焼残渣中の酸化剤ガスや水蒸気の流れの偏りが改善され、安定な燃焼帯が形成されることから、熱分解などによるガス化効率が向上される。
【００２６】
このように本実施形態によれば、吸着塔３１において、生成ガス中のタール分および生成ガスに随伴される浮遊物質を不燃ペレット３９に吸着させて除去することができる。したがって、生成ガス中のタール分が原因で起こるガス管路のつまりや燃焼不良などの発生を防止できる。また、タール分を吸着した不燃ペレット３９をガス化炉３に投入することで、吸着させたタール分を水素や一酸化炭素などに分解でき、有効にガス化させることができ、分解されなかったタール分は燃焼帯での燃焼に利用できる。
【００２７】
また、燃焼帯を通過した不燃ペレット３９は、炉底の燃焼残渣中で分散し、不燃物などの固体による酸化剤ガスの通流の偏りを改善し、安定な燃焼帯を形成して、熱分解などによるガス化効率を向上することができ、かつ、分別器で不燃ペレットを分別すれば、再び吸着塔に戻すことで循環使用することができる。また、不燃ペレット３９を多孔質体で形成することで、表面積が大きくとれるのでタール分の吸着量を増やすことができる。また、不燃ペレット３９をアルミナが含有された物質で構成することで、熱分解帯においてアルミナが触媒として作用し、タール分などの物質の分解が促進することができる。
【００２８】
また、排出機２７は、抜き出し量が調整可能であればよく、例えば、一般的な構成のスクリューフィーダや、炉底に設けた円盤が回転することで炉底の燃焼残渣を半径方向に切出す回転式の抜き出し機などを用いることができる。
【００２９】
また、モータ３３は、スクリューフィーダ５に同期させて駆動させることができる。これによれば、廃棄物と不燃ペレットの混合比を一定の範囲に制御することができる。これに代えて、廃棄物の投入量を検出し、それに合わせてモータ３３を駆動するようにしてもよい。さらに、本実施形態では、ガス化炉３で生成されたガスを燃焼ボイラに供給する例を挙げて説明したが、これに限らず、生成ガスを利用する種々の装置、例えば、ガスタービン、ガスエンジンなどに供給することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を適用してなる一実施形態の縦型の移動床式ガス化炉の断面図である。
【図２】本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の一実施形態の全体構成図である。
【符号の説明】
【００３１】
３  ガス化炉
５  スクリューフィーダ
２１  容器
２３、２４  ガス供給口
２７  排出機
２９  開口
３１  吸着塔
３３  モータ
３５  シャフト
３７  円盤
３９  不燃ペレット
【図１】
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【図２】
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