(57)【要約】【課題】  設備を複雑化・大型化することなく、かつ運転費の上昇を抑制しつつ、熱分解ガス中に含まれる微量成分の生成量を抑制する熱分解処理方法及び熱分解処理装置を提供すること。【解決手段】  被処理物１を熱分解炉４にて熱分解し、発生した熱分解ガス５を空気や酸素などの酸化剤７と共にガス改質器８に導入し、部分酸化により低分子量の可燃性ガスを主成分とした改質ガスを得る熱分解処理方法であって、改質されるガス５に対して鉄化合物１４又はカルシウム化合物のいずれか又は双方を添加することにより、熱分解ガス中に含まれる微量成分の生成量を有効に抑制できる。【選択図】図１
2005263850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を熱分解炉にて熱分解し、この熱分解により発生した熱分解ガスを酸化剤と共にガス改質器に導入し、部分酸化により低分子量の可燃性ガスを主成分とした改質ガスを得る熱分解処理方法であって、
改質されるガスに対して鉄化合物又はカルシウム化合物のいずれか又は双方を添加することを特徴とする熱分解処理方法。
【請求項２】
添加する鉄化合物又はカルシウム化合物は粉末状であることを特徴とする請求項１に記載の熱分解処理方法。
【請求項３】
添加する鉄化合物は酸化水酸化鉄であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱分解処理方法。
【請求項４】
被処理物を熱分解する熱分解炉と、この熱分解で発生した熱分解ガスを酸化剤と共に導入し、部分酸化により低分子量の可燃性ガスを主成分とした改質ガスを得るガス改質器とを備えた熱分解処理装置であって、
熱分解炉とガス改質器との連通部に鉄化合物又はカルシウム化合物を供給する吹き込み口を設けたことを特徴とする熱分解処理装置。
【請求項５】
鉄化合物又はカルシウム化合物を、ガス改質器のガス改質バーナに供給される酸化剤の少なくとも一部と共に供給することを特徴とする請求項４に記載の熱分解処理装置。
【請求項６】
ガス改質器で改質された改質ガスの成分もしくは、この改質ガスを洗浄するガス浄化装置の洗浄水の水質を計測するモニタを設け、このモニタ結果により鉄化合物又はカルシウム化合物の供給量を制御することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の熱分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物などの被処理物を熱分解炉にて熱分解し、この熱分解により発生した熱分解ガスを酸化剤と共にガス改質器に導入し、部分酸化により低分子量の可燃性ガスを主成分とした改質ガスを得る熱分解処理方法及び熱分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般廃棄物あるいは産業廃棄物などの処理方法及び処理装置として、有害物質で汚染された廃棄物等を熱的に処置する方法が知られている(例えば、特許文献１参照)。同方法では、被処理物（産業廃棄物、家庭廃棄物など）は、破砕や金属片の除去等の前処理を施された後、熱分解炉内へ導入される。その後、熱分解炉では、加熱による熱分解にて熱分解ガスが生じる。この熱分解ガスは炭素数の多い炭化水素等を含んでいるため、より低分子量の可燃性ガス（ＣＯやＨ２）を主成分とした改質ガスに改質する必要がある。
【０００３】
熱分解ガスはガス改質バーナから空気もしくは酸素などの酸化剤とともにガス改質器に導入され、ガス改質器で低酸素燃焼状態となる。このため、炭化水素の分解が進行し、改質ガスとなり、ガス浄化装置により浄化された後、ガスエンジンやガスタービン等の発電設備に供給されてエネルギ源として再利用される。すなわち本システムでは改質ガスという可燃性ガスの形でエネルギ源を再利用する事が可能であり、ケミカル・リサイクル方法として知られている。
【０００４】
このような熱分解による廃棄物処理装置では、熱分解炉およびガス改質器にて一酸化炭素や水素のような可燃性ガスが主として生成されるが、さらにごく微量（数１０〜数１０００ｐｐｍ）であるが有害な物質が生成する。例えば、アンモニア（ＮＨ３）、塩化水素（ＨＣｌ）、シアン化水素（ＨＣＮ）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）などである。これらの微量成分はガス浄化装置にて除去されるが、これら複数の物質を除去するために、ガス浄化装置は、スクラバによる水洗浄、洗浄水中の固形物および塩の除去を含む大規模な水処理設装置を要する。
【０００５】
そのため、このガス浄化装置の設備費および運転費は熱分解システム全体の３〜５割程度に達する場合が多く、ガス浄化装置の負荷の低減が求められている。また、これら微量成分は腐食性を有する物質が多いため、プラントを構成する金属部材を腐食する危険性がある。
【０００６】
したがって、ガス浄化装置の負荷低減、かつプラントの腐食防止のために、前述の微量成分の生成を抑制することが必要不可欠である。
【０００７】
そのために例えば、廃棄物にＣａ(ＯＨ)２のようなアルカリ性薬剤を混合することにより、熱分解で発生したＨＣｌをＣａＣｌ２等の固体として固定して除去する方法が考案され広く知られている(例えば、特許文献２，３，４参照)。
【０００８】
しかし、アルカリ性薬剤を廃棄物に添加しても除去できるのは塩素分などのハロゲンのみであり、他の微量成分を除去することは困難である。またＮＨ３、ＨＣＮに対しては、ハロゲンのように固体のハロゲン化物として除去する効果の高い方法が少ない。一般に、このように、薬剤を用いることにより運転費が高くなることは自明であるが、複数の薬剤を混合する場合、さらなる運転費の高騰や混合・投入設備の複雑化が避けられない。
【特許文献１】特公平８−２４９０４号公報
【特許文献２】特開平１０−２２５６６８号公報
【特許文献３】特開平１１−２２６５４５号公報
【特許文献４】特開２００２−１７３６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、熱分解処理により生じる熱分解ガスには、改質後においても微量な有害成分が含まれ、その除去のために設備が複雑化・大型化し、運転費の高騰が避けられない。
【００１０】
本発明の目的は、設備を複雑化・大型化することなく、かつ運転費の上昇を抑制しつつ、熱分解ガス中に含まれる微量成分の生成量を抑制する熱分解処理方法及び熱分解処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の熱分解処理方法は、被処理物を熱分解炉にて熱分解し、この熱分解により発生した熱分解ガスを酸化剤と共にガス改質器に導入し、部分酸化により低分子量の可燃性ガスを主成分とした改質ガスを得る熱分解処理方法であって、改質されるガスに対して鉄化合物又はカルシウム化合物のいずれか又は双方を添加することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明方法では、添加する鉄化合物又はカルシウム化合物は粉末状であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明方法では、添加する鉄化合物は酸化水酸化鉄であることが好ましい。
【００１４】
本発明の熱分解処理装置は、被処理物を熱分解する熱分解炉と、この熱分解で発生した熱分解ガスを酸化剤と共に導入し、部分酸化により低分子量の可燃性ガスを主成分とした改質ガスを得るガス改質器とを備えた熱分解処理装置であって、熱分解炉とガス改質器との連通部に鉄化合物又はカルシウム化合物を供給する吹き込み口を設けたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明装置では、鉄化合物又はカルシウム化合物を、ガス改質器のガス改質バーナに供給される酸化剤の少なくとも一部と共に供給するとよい。
【００１６】
また、本発明装置では、ガス改質器で改質された改質ガスの成分もしくは、この改質ガスを洗浄するガス浄化装置の洗浄水の水質を計測するモニタを設け、このモニタ結果により鉄化合物又はカルシウム化合物の供給量を制御するとよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、改質されるガスに対して鉄化合物又はカルシウム化合物のいずれか又は双方を添加するので、熱分解ガス中に含まれる微量成分の生成量を有効に抑制でき、しかも、設備を複雑化・大型化することなく、かつ運転費の上昇を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明による熱分解処理装置の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１において、２は前処理装置で、産業廃棄物や家庭廃棄物などの被処理物１が投入され、この被処理物１に対して、破砕や金属片の除去などの前処理を施す。４は熱分解炉で、前処理装置２で前処理された被処理物１が投入装置３により投入される。この熱分解炉４は、被処理物１が投入され密閉された回転ドラムを外部から加熱するものであり、この加熱により被処理物１は熱分解し、熱分解ガスが生成される。
【００２０】
８はガス改質器で、ガス改質バーナ６を有し、熱分解ガス５を、空気や酸素などの酸化剤（以下、空気として説明する）７を得て低酸素燃焼させ、低分子量の可燃性ガスを主体とした改質ガス９に改質する。１０はガス浄化装置で、スクラバ１１及び水処理装置１２を有し、改質ガス９をスクラバ１１で水洗浄するとともに、水処理装置１２により、洗浄水中の固形物及び塩の除去を含む水処理を行う。
【００２１】
このガス浄化装置１０で浄化された改質ガスは、ガスエンジンやガスタービンなどの発電設備に供給されてエネルギ源として再利用される。すなわち、改質ガスという可燃性ガスでエネルギを再利用するケミカル・リサイクルを実現する。
【００２２】
１３は鉄化合物の供給装置で、熱分解炉４とガス改質器８との連通部に形成された吹き込み口を有し、この吹き込み口を介して鉄化合物１４の粉末を供給し、熱分解ガス５に添加させる。この供給装置１３としては、粉体フィーダなどの粉体を連続的に供給できるものを用いる。熱分解ガス中に供給された鉄化合物１４は、熱分解ガス１４と共に改質バーナ６に導入される。
【００２３】
上記構成において、被処理物１は前処理装置２に投入されると破砕等の前処理を施された後、投入装置３から熱分解炉４に投入される。熱分解炉４は前述のように、回転式ドラムを外部から加熱する方式により、その内部は５００〜６００℃前後の熱分解条件にある。この熱分解炉４の内部で被処理物は熱分解し、炭素数の多い炭化水素を含む熱分解ガス５が発生する。この熱分解ガス５に対しては、供給装置１３により鉄化合物１４が供給され、混合された状態で改質バーナ６へ導入される。
【００２４】
改質バーナ６に導入された、鉄化合物１４を含有する熱分解ガス５は、ガス改質器内部で空気７を得て低酸素燃焼状態で自然し、その燃焼反応で１０００℃以上程度に保持される。この低酸素燃焼による改質により、熱分解ガス５は低分子量の可燃性ガスを主体とした改質ガス９に改質される。
【００２５】
ここで、鉄化合物１４には触媒としての作用があり、石炭の熱分解ガス化における窒素化合物の低減効果や、ごみ焼却炉での燃焼（＝酸化）反応促進等の効果が知られている。熱分解ガス５中にはＨＣＮ、ＮＨ３等の微量有害物質や、これらの原料となる各種の炭化水素が含有されているが、鉄化合物１４の添加によりこれらの量が低減される。すなわち、ガス改質器８内でのガス改質反応において鉄化合物１４が共存することにより、鉄化合物１４の酸化促進作用によって微量有害物質や炭化水素の酸化による分解反応が促進される。
【００２６】
その結果、改質ガス９に含有されるＨＣＮ、ＮＨ３等の有害物質量が低減するという効果が得られる。また、ガス改質器８内の炭化水素の分解も促進するため、改質ガス９中に微量に含有される油状物質を低減する効果もある。以上の効果により、ガス浄化装置１０の負荷を低減することができる。
【００２７】
ここで、供給する鉄化合物１４が微細な粉末状態であれば、供給装置１３による連続的な供給を容易にし、また熱分解ガス５への鉄化合物１４の分散も容易になるため、より高い酸化促進効果が得られる。鉄化合物１４の大きさとしては数１００ｎｍ〜１ｍｍ程度、中でも粒子径の分布のピークが数〜１００μｍ程度のものが望ましい。
【００２８】
また鉄化合物１４の種類としては、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４）、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）、鉄粉、好適には酸化水酸化鉄（ＦｅＯＯＨ）などが挙げられる。この他、鉄さび、焼却灰、焼却飛灰、熱分解残渣等の鉄もしくは鉄化合物を成分として含有する物質でも同様の効果が期待できる。
【００２９】
添加する鉄化合物１４は被処理物１の重量に対して０．５〜３％程度の量で上述の効果を発揮できる。ただし、上述の鉄さび、焼却灰、焼却飛灰、熱分解残渣等の鉄もしくは鉄化合物を成分として含有する物質を添加する場合は、その含有比率により、より多くの添加量を必要とすることはもちろんである。
【００３０】
また、鉄化合物以外にもカルシウム化合物（水酸化カルシウム、酸化カルシウムなど）にもＨＣＮなどを低減する効果が報告されている。したがって、どちらか単独もしくは両化合物の併用も可能である。被処理物の性状や熱分解／ガス改質条件などにより、低減すべき微量の有害物質は変化するため、状況に応じて添加する化合物の種類や混合比を選択する。
【００３１】
次に、図２で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、鉄化合物１４を導入するための供給装置１３を、改質バーナ６への空気７の供給系統に設置している。この場合、ガス改質用の空気７の一部を鉄化合物１４の搬送のためのキャリアガスとして使用することができる。
【００３２】
また、この他、鉄化合物１４はガス改質器８に直接導入することも可能である。この場合は、反応時間を充分に長く取るために、改質バーナ６のできるだけ近傍から鉄化合物１４を供給することが望ましい。
【００３３】
次に、図３に示す別の実施の形態を説明する。この実施の形態では、モニタ１５を設け、ガス改質器８で発生した改質ガス９中のＨＣＮ、ＮＨ３など、あるいはスクラバ１１により水中に移行した水処理装置１２内のＨＣＮ、ＮＨ３などの濃度を常時計測する。モニタ１５での計測信号は供給装置１３に連続的に供給され、鉄化合物１４の供給量の制御信号として利用される。これにより計測値の増減に応じて鉄化合物１４の供給量の制御を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による熱分解処理装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による熱分解処理装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明による熱分解処理装置のさらに他の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    被処理物
４    熱分解炉
５    熱分解ガス
６    ガス改質バーナ
７    酸化剤（空気や酸素など）
８    ガス改質器
９    改質ガス
１０    ガス浄化装置
１３    鉄化合物の供給装置
１４    鉄化合物
１５    モニタ
【図１】
2005263850.tif 000003
【図２】
2005263850.tif 000004
【図３】
2005263850.tif 000005