(57)【要約】【課題】  本発明は、２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置を開示している。【解決手段】  本発明の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置は、有機固体廃棄物を無害化、減量化、資源化、エネルギー化処理する処理分野に属し、有機物を超高温で単原子に分解、ガス化し、合成ガスを生成する範疇にも属する。液面調節炉およびガス化炉底部は通じ、内部に１２００〜１７００℃の溶融鉄基合金液が収容され、その上は溶融液体スラグ層で覆われる。液面調節炉上方のガス圧力または液量が増加することにより、ガス化炉内の融液面が上昇し、物質噴射ランスを浸漬する。溶融浴中にガス化される有機物顆粒を液中吹き込みし、同時に融液にガス化剤の酸素ガス、酸素富化空気などを通気すると、有機物はＣＯおよび水素ガスを豊富に含む合成ガスにガス化される。無機物の大部分は溶融スラグ中に進入し、スラグ液の蓄積に伴って定期的に排出される。溶融鉄液は終始増減せず保持される。圧倒的多数の有機廃棄物をクリーンな可燃ガスにガス化することができ、燃料ガスまたは化学製品の合成ガスに用いられる。【選択図】図７
2022501446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機固体廃棄物を溶融鉄浴（３０１）およびその上に浮いた溶融スラグ浴（３０２）に吹き込んで超高温分解を行い、さらにガス化剤と作用させて可燃合成ガスを生成する、２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置であって、装置は
密閉式構造であるガス化炉（２０１）であって、前記ガス化炉（２０１）の側壁に、固体顆粒を吹き込むことができ、前記溶融スラグ浴（３０２）または前記溶融鉄浴（３０１）中に浸漬することができる１つの物質噴射ランス（７０３１）、および前記ガス化炉（２０１）上方に取り付けられる１つの超音速噴流噴射ランス（７０６）が少なくとも取り付けられるガス化炉（２０１）と；
密閉式構造である液面調節炉（１０１）であって、前記液面調節炉（１０１）の底部は連通管（１０９）を介してガス化炉（２０１）の底部と通じ、前記液面調節炉（１０１）の上部に鉄液注入槽（１０６）が設けられ、前記鉄液注入槽（１０６）に通じて密封耐圧機構が設けられ、前記液面調節炉（１０１）の底部に出銑口（１０７）が設けられる液面調節炉（１０１）と；
前記ガス化炉（２０１）の上部と通じ、前記ガス化炉（２０１）から自発的に流出する液体溶融スラグが収容され、液体溶融スラグを低温の固相まで冷却した後排出する排滓熱交換直立炉（４０１）と；を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
気化冷却煙道（５０１）をさらに含み、前記気化冷却煙道（５０１）は前記ガス化炉（２０１）の上部と通じることを特徴とする、請求項１に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【請求項３】
集塵および廃熱ボイラ（５０２）をさらに含み、前記集塵および廃熱ボイラ（５０２）の吸気口は前記気化冷却煙道（５０１）の排気口と通じることを特徴とする、請求項２に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【請求項４】
前記気化冷却煙道（５０１）が前記ガス化炉（２０１）のちょうど上方に位置して、垂直部分を有し、前記垂直部分の内径が前記ガス化炉（２０１）の内径の１．３〜２倍であることを特徴とする、請求項２に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【請求項５】
前記集塵および廃熱ボイラ（５０２）と前記排滓熱交換直立炉（４０１）の底部との間が、ガス還流管で通じることを特徴とする、請求項３に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【請求項６】
前記ガス化炉（２０１）に、酸素含有ガスをガス化剤として提供し、前記溶融スラグ浴（３０２）または前記溶融鉄浴（３０１）に浸漬することができる１つの液中酸素ランス（７０３２）が少なくとも取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【請求項７】
前記物質噴射ランス（７０３１）の噴射口が前記溶融鉄浴（３０１）の液面上方の１００〜３００ｍｍ部分に位置し、前記溶融スラグ浴（３０２）中に浸漬され、前記物質噴射ランス（７０３１）の噴射口は水平面と斜め下に４０〜６０度の夾角を呈し、噴射口の延長線は前記溶融鉄浴（３０１）−前記溶融スラグ浴（３０２）の界面と交わり、交点から前記溶融鉄浴（３０１）−前記溶融スラグ浴（３０２）の界面における幾何学的中心までの距離は、前記溶融鉄浴（３０１）−前記溶融スラグ浴（３０２）の界面における幾何学的半径の１／２以下であることを特徴とする、請求項１に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【請求項８】
前記密封耐圧機構が加圧室（１０２）、加圧吸気口（１０３）、圧力解放口（１０４）および密封蓋（１０５）を含み、前記加圧吸気口（１０３）、前記圧力解放口（１０４）および前記密封蓋（１０５）はそれぞれ前記加圧室に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【請求項９】
前記液面調節炉（１０１）の側壁に、スラグ形成補助剤を吹き込むことができ、前記溶融スラグ浴（３０２）または前記溶融鉄浴（３０１）中に浸漬することができる１つの液中燃料噴射ランス（１３１）が取り付けられ、酸素含有ガスをガス化剤として提供し、前記溶融スラグ浴（３０２）または前記溶融鉄浴（３０１）に浸漬することができる１つの液中酸素ランス（１３２）がさらに取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【請求項１０】
前記排滓熱交換直立炉（４０１）の底部に通じて、さらに冷スラグ密封升（４０２）が設置され、前記排滓熱交換直立炉（４０１）および前記冷スラグ密封升（４０２）の間にスラグロックバルブ（４０３）が設けられ、前記冷スラグ密封升（４０２）の底部にバルブが取り付けられることを特徴とする、請求項１または請求項５に記載の２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化学工業分野に属し、分類番号はＣ１０Ｊ３であり、具体的に２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人類社会が工業化に進んで以降、社会生活および生産過程で排出されるゴミ、廃棄物は驚くべき量で増大および蓄積され続けており、すでに人類社会が向き合わなければならない重大な生態環境の難題となっている。人々は埋立、焼却、堆肥などいくつかの手段を使用してゴミ、固体廃棄物、特にこれらに含まれる有機物を処理している。しかし、現在よく用いられる処理手段は、処理速度および量を固体廃棄物が急速に増加するペースに適応させるのが難しい、または処理過程で容易に新たな二次汚染が生じる、または処理コストが高値である、もしくは土地の容量などの制限により継続が難しい。世界各国にはゴミの山、ゴミ、固体廃棄物が人の生存圏を侵略する、ゴミ、固体廃棄物が生態環境を悪化させるという難題が様々な程度で存在している。
【０００３】
現代の鉄冶金、非鉄冶金の製錬過程において、噴射ランスを利用して高速ガス噴流を金属液体またはスラグ液に吹き込むと、激しい気液混合の流動が形成され、溶融浴を激しく撹拌させる。反応動力学的に良好な混合条件を構成し、金属およびスラグ液の溶融浴における運動量の伝達、熱エネルギーの伝達、質量の伝達に対して良好な作用を有する。業界内で「プロセス強化」手段と称され、これは現代の冶金の科学技術が尽力して発展させた、効率を高め、生産性を高める技術方法でもある。
【０００４】
さらに、高速ガス噴流を金属液またはスラグ液に液中吹き込みし、さらに高速ガス噴流をキャリアガスとして、固相粒子を溶融金属液、溶融スラグ液内部に吹き込み、いわゆる溶融鉄浴、溶融スラグ浴の反応条件を構成する。気液固３相はガス噴流の運動エネルギーの撹拌下で充分に混合され、反応の全速度はさらに急速に上昇する。特に固相粒子は塊状の固体と比較してより大きな比表面積を有し、気泡、溶融浴との接触はより良好であり、反応効率は大いに上昇する。
【０００５】
鉄冶金の混銑車溶銑の予備処理、高炉製鉄、転炉製鋼、溶融還元製鉄、および非鉄重金属の鉛、亜鉛、銅、ニッケル、スズなどの溶融浴製錬の工業的実践において、燃料、脱硫剤粉末、鉱物粉末などを金属溶融浴、スラグ溶融浴に吹き込んで溶融鉄浴の反応、溶融スラグ浴の反応を構成することは、すでに相当確立した単位操作であり、速度および効率の面で極めて大きな利点を示している。
【０００６】
以下、鉄冶金の製錬過程についてのみ詳細に記載する。鉄鋼業は３つの重要な機能を有する。まず、鉄鋼製品を生産することであり、これは社会全体でよく知られている。あまり知られていない２つの大きな機能もあり、その２つは社会およびその他の工業における大量の固体廃棄物を処理する機能、さらにこれによるエネルギー変換機能である。この後者の２つの機能は緊密に関係する。ドイツ、日本などの国の鉄鋼業は、１９８０年代から計画的に社会の固体廃棄物を処理し始めており、例えば高炉に廃プラスチックを吹き込んで石炭吹き込みを代替し、良好な効果が得られている。高炉に廃プラスチックを吹き込むのは溶融鉄浴、溶融スラグ浴の処理方式ではないが、すでに鉄鋼業で２つ目の機能を実現する原形となっている。３つ目の機能について、鉄鋼企業は周囲の地域社会に石炭ガス、電力、暖房などを提供し、すでに数十年以上続けている。この段階の鉄鋼業は廃棄物を処理し、さらに石炭エネルギーを他のガス燃料、熱蒸気、湯、電力などの方式で社会に提供している。その主な機能である鉄鋼製品の生産は低下させないが、連携してその環境機能も発揮する。より徹底的な方法は、鉄鋼の生産を放棄し、鉄冶金において比較的確立した溶融鉄浴、溶融スラグ浴の反応工程および装備を利用することである。その確立した単位操作を参考にし、高効率の２つの溶融浴方式を用いて、有機物の固体廃棄物を溶融浴中に高速で吹き込み、ガス化剤を通気し、徹底的に処理および転換を行う。このうちの炭素、水素元素をクリーンな合成燃料ガスに転換し、無機物の大部分はスラグ中に進入させ、減量化、無害化処理を実現する。合成ガスは燃料ガスとすることも、このうちのＨ／Ｃ比率を適度に変換して、次の化学合成工程に規格に合う原料ガスを提供することもでき、これにより人間環境の状況、エネルギー構成に革新的な影響をもたらすことができる。
【０００７】
溶融鉄浴、溶融スラグ浴からなる２つの溶融浴は触媒として用いられ、高速で吹き込まれる有機物の固相顆粒を処理し、酸素ガスが存在する状況で、有機物のガス化を行う。その主な利点は以下の通りである。（１）炭化水素化合物の超高温急速分解：溶融鉄浴、溶融スラグ浴の温度を１４００〜１６００℃に高め、有機物を接触させると、特に液中吹き込みにおいて、溶融鉄、溶融スラグに囲まれた状態で、有機物分子は数十ミリ秒の時間内で急速に分解して、Ｃ１生成物に分解される。炭素原子は溶解して鉄液に進入し、水素原子は結合して水素ガス分子となり、溶融浴から放出される。（２）溶解炭素および酸素の急速反応：酸素ガスを溶融浴に通気すると、鉄とＦｅＯを生成し、ＦｅＯは動的に分解−化合の平衡状態にある。鉄液中に一定の［Ｏ］が溶解し、溶解状態の酸素および炭素の反応速度は、固体炭素および空気中の酸素の反応速度より１〜２オーダーレベルで速く、急速にＣＯガスを生成して融液から放出され、水素ガスと混合されて合成燃料ガスとなる。（３）複雑な有機物などの中間生成物を生成しない：１４００℃以上の超高温に達するため、有機物は単一原子の無機物または二原子のガス分子に超高温分解し、いかなる複雑な有機物もなく、例えば比較的命に係わる中間生成物であるダイオキシンなどの中間生成物もなく、タールなどの有機物もない。（４）炭素転換率が高い：未分解の有機物はほとんど残留せず、炭素原子の転換率は９８〜９９％に達し、ほとんどすべての有機物は最も簡単な無機物である溶解炭素または一酸化炭素ガスおよび水素ガスに転換される。（５）硫黄元素は比較的徹底的に吸収される：硫黄元素は鉄液に吸収されてＦｅＳとなる。鉄液への溶解度は高く、硫黄に対する鉄浴の吸収は相当速く、合成ガス中の硫黄含量は極めて低い。石灰、石灰石顆粒を吹き込むことにより、硫黄は鉄液中から高アルカリ度スラグ中に移動し、スラグ中に溶解されるＣａＳの形式で除去される。（６）溶融鉄浴、溶融スラグ浴はいくつもの役割および作用を担う：液体触媒、触媒、分散剤、蓄熱体、流動基体、温度熱量緩衝体の調節剤、炭素溶液、酸素溶解体、炭素酸素急速反応の担体、鉄液は硫黄吸収体である、ガス生成物の洗浄剤フィルタ、ガス生成物の浄化剤、溶融スラグは無機物吸収体である、高アルカリ度スラグは硫黄の最終吸収体である、重密度液体密封体による包囲などである。
【０００８】
その他の有機廃棄物を処理する方式と比較して、溶融鉄浴の利点は明らかである。簡単に以下のように比較する。
・ゴミの焼却：最終生成物について述べると、ゴミの焼却は熱エネルギーのみを有し、いかなるガス化学生成物も生成しない。焼却過程の温度は一般的に６００〜９００℃しかなく、容易に代表的な有毒有害の中間有機物であるダイオキシンを生成するため、良質な燃料をさらに添加し、その燃焼温度を上昇させる必要がある。燃焼過程は不安定で、容易に変動する。燃焼温度は、溶融鉄浴の１４００℃以上の超高温よりはるかに低い。焼却過程は有機物が常に残留し、二次処理を必要とする。
【０００９】
・プラスチックの分解：プラスチックが自然分解する場合、一般的に３００〜４００年を必要とするが、溶融鉄浴炉において０．１秒でクリーンな燃料ガスに転換させることができる。その他の加熱方式を採用した熱分解は、石油工学におけるいくつかの類似した炭化水素系生成物を生成することができるが、転換過程の温度は低く、煙塵量は多く、大量の二次汚染が生じる。残留物は多くて複雑であり、二次性汚染が容易に起こり、さらに転換率も比較的低い。
【００１０】
・堆肥の発酵など微生物分解：一部の農業、林業、養殖業の廃棄物について、堆肥の発酵によりメタンガスを発生させるのは、低コストの処理方式である。しかし生物発酵は比較的多くの不確定要素、例えば季節、温度の影響を受ける。一部の寒冷地区では冬季にガスを生成することができず、効率が低く、速度は遅く、大規模の転換に適さない。特に、家畜家禽の糞便における抗生物質の残留量は多く、抗生物質は本来バイオマスを分解する微生物を殺滅することができ、微生物が分解されて活性を失う。溶融鉄浴は、温度が高すぎるため、反応速度はいかなる自然環境にも影響されず、バイオマスを大規模、急速に処理し、エネルギー変換する装置である。
【００１１】
・プラズマによる超高温分解：危険廃棄物について、現在プラズマによる高温分解方法が一般的に採用されている。プラズマ高温分解の温度は超高温を確実に実現することにより、処理される危険廃棄物は比較的徹底的に分解、転換されるが、欠点も明らかである。つまり、プラズマが電力消費を必要とする一方、溶融鉄浴自体は外部にエネルギーを提供し、エネルギーのプラスマイナスはその経済的に巨大な差異を示している。さらに、プラズマガンは非常に高価で出力は小さい。１つの典型的な溶融鉄浴炉が生成する熱エネルギーは、その出力がＧＷレベルに近づくことができるが、１つの典型的なプラズマガンの出力は１００ＫＷレベルに至らず、１００００倍前後の差があり、大量の固体廃棄物の主要な処理方式とすることはできない。さらに、プラズマガンの温度は高いが、その物質の加熱は空気中に露出し、昇温過程で依然として複雑な中間有機物の毒物を生成する可能性がある。高温溶融鉄浴は鉄液、スラグ液の密閉包囲作用により、ガスを２つの溶融浴に噴射した後、必然的にいかなる有機物成分もほとんど含まない。
【００１２】
石炭ガス化の面であっても、溶融鉄浴は重要な利点を有する。通常の石炭ガス化はしばしば固定床、流動床、噴流床のこの３種に集中し、工程装備の技術はすでに確立しており、単一炉で毎昼夜２０００数トンの石炭量をガス化することができる規模に達している。しかし既存のガス化炉は石炭の種類を選び、石炭のコークス化性、接着性、灰分の融点、反応活性、粒度、熱安定性、スラリー能、含水率に対する要求は比較的厳格である。各種ガス化炉は石炭の種類に対してそれぞれ特定の要求を有し、その他の石炭の種類にあまり適応しない。溶融鉄浴はその流動基体が鉄浴であるため、いかなる有機物もほとんどガス化することができ、様々な種類の石炭高さに適応し、生活ゴミさえもガス化することができる。さらにガス化生成物はいかなる酸化ガスも含まず、気相は硫黄を含まず、タールなどの物質を有さず、成分は単純で、操作は安定している。
【００１３】
溶融鉄浴は固体廃棄物を処理する面で極めて大きな利点を有するだけでなく、より大きな利点として、地球上の大多数の生活ゴミ、例えば穀稈／枝／サトウモロコシ／おがくず／海藻などの農業林業廃棄物、家畜家禽の糞便、廃プラスチック、廃ゴムタイヤなどをクリーン燃料ガスに転換し、さらには石油工学製品に転換することができることである。例えば上質の燃料、パラフィン、ナフサ、潤滑油、合成天然ガス、アルケン、ポリオレフィン、アルコールエーテルなどの製品を合成する。
【００１４】
中国を例とすると、現在まで７００億トンの固体廃棄物が蓄積され、このうち大きな比率を占めるのは有機物である。毎年数十億トンの固体廃棄物が新たに増加し、このうち農業の固体廃棄物１０億トン、家畜家禽の糞便１７億トン、生活ゴミ４億トンであり、溶融鉄浴により転換され、数億トンの石油ガス製品を合成することができる。液体の化石エネルギー、気体の化石エネルギーの面における中国の対外への過度な依存を減少させ、同時に化石エネルギーの使用過程における炭素の排出も減少させる。生活ゴミおよびバイオマス廃棄物から気体、液体エネルギーを生成し、それ自体はカーボンニュートラルであるため、大気への二酸化炭素の排出は増加しない。
【００１５】
地球上で毎年光合成により生成されるバイオマス量は１５００億トンに達し、このうち水分を差し引くと、絶乾バイオマス量も数百億トンに達する。溶融鉄浴処理を採用した場合、数十億トンの石油ガス製品を生成することができることを意味し、基本的に現在の化石エネルギーの消費程度に達する。これは地球の人類社会が溶融鉄浴の転換効果に依存し、化石エネルギーの時代に別れを告げ、本当にバイオマスエネルギー時代に入ったことを意味する。溶融鉄浴の過程に依存して転換効果を強化する。光合成−溶融鉄浴の転換は閉サイクルを構成し、ゴミの山および化石エネルギーに依存することは過去となっている。同時に、現在、全世界の化石エネルギーの分布が引き起こすグローバル政治、経済関係の緊張も極めて大きな程度で緩和を迎えることも意味している。世界各国の人々が自らの土地で毎年太陽の恩恵である光合成に依存してバイオマスを生成し、現代社会で必要な石油ガス資源を合成することができる場合、中東で激しく戦う必要はない。
【００１６】
上記をまとめると、固体廃棄物ゴミ、バイオマス資源の処理の面で、従来工程の過程と比較して、溶融鉄浴は簡単で精密でなく、効率は高い。さらにこれは究極的に効果的な手段と称することができ、ゴミおよび有機固体廃棄物を終結させるものでもある。エネルギーの観点から見ると、溶融鉄浴は光合成によりバイオマスを生成することから、化石エネルギーを代替するまでの最後の重要な部分をつなげ、人が化石エネルギーに依存しない新しいルートを開拓し、中東などの石油ガス輸出国における世界各国の激しい戦いおよび争奪を終結させる助けにもなる。
【００１７】
実際に、地球の深部で行われる地核、マントル、地殻の反応器も、類似した３重クロスオーバーの属性を有する。地球の深部の液体鉄ニッケル合金は、地球の表層のバイオマス、炭酸塩を地球の地質活動中に、ゆっくりと地球の深部に輸送する。液体鉄に接触すると、低原子価の炭素元素に分解または還元され、同時に水も液体鉄により水素に還元される。一酸化炭素または炭素元素は水素ガスと極めて高い圧力、一定温度、鉄酸化物触媒の作用下で炭化水素化合物を生成することができ、石油ガス資源が形成される。ある種の意味において、このゆっくりとした地質過程は人により積極的に応用され、マントルの反応器を模倣し、地球の炭素転換に対して極めて大きな促進作用を生じさせることを意味している。
【００１８】
中国科学院化工冶金研究所（現在は過程工程研究所）の王大光、謝裕生、郭占成らは、１９９３年に中国特許出願第９３１０４７４０．１号明細書『石炭−酸素−鉱物−溶剤を鉄浴に複合噴射することによるガス生成および製鉄』を出願しており、これは中国で比較的早くに出願された鉄浴溶融浴のガス生成に関する特許文献である。その鉄浴によるガス生成の目的は製鉄にあるが、その４種の装入物中の「鉱物」を放棄した場合、石炭−酸素−溶剤の３者は溶融鉄浴中でガス化し、ガス生成することに相当する。
【００１９】
米国特許第１８０３２２１号明細書は、有機炭化水素化合物を金属溶融浴に導入することにより、水素ガスを生成し、炭素元素が金属液に溶解された後、通気される酸素により酸化されることを示している。
【００２０】
米国特許第２６４７０４５号明細書では、溶融スラグをガス化媒体として採用し、可燃物質を溶融スラグ液面以下に吹き込んでガス化し、さらに溶融スラグを運動させる。米国特許第４３８８０８４号明細書では、溶融鉄浴をガス化媒体とし、非液中噴射ランスを採用して石炭などの炭化水素化合物を溶融鉄表面に吹き込み、ガス化、ガス生成を行う。
【００２１】
米国特許第４５７４７１４号明細書および米国特許第４６０２５７４号明細書は、製鋼に類似の設備において、有毒または廃棄有機物を溶融浴に吹き込んでガス化させ、無害化処置を実現することを示している。
【００２２】
米国特許第６１１０２３９号明細書は、２つの領域の溶融鉄浴を採用して有機物をガス化させる。１つは原料添加領域であり、有機物は溶融鉄浴に接触して分解し、水素ガスを生成して、単独で放出される。炭素は鉄浴に溶解されると酸化領域に流動し、酸素を通して炭素のガス化を行う。ガスは主にＣＯであり、水素ガスおよびＣＯガスが別々に生成および収集されることを実現する。類似した別々の領域で溶融鉄浴のガス化を行う米国特許はさらに第４１８７６７２号明細書、第４２４４１８０号明細書がある。単一のガス化領域を採用した方法の米国特許は、第４４９６３６９号明細書、第４５１１３７２号明細書、第４５７４７１４号明細書、第４６０２５７４号明細書などがある。
【００２３】
米国の会社が出願した国際特許であり、中国での出願番号が第２００６８００２０７７７．８号の特許出願は、金属溶融浴でより良好に有機物および無機物を処理するために、精確な分析、測定を用いて原料の正確なデータを取得し、有機物をガス化し、無機物をガラス化することを主張している。
【００２４】
フランスの一ガラス企業の国際特許出願であり、中国での出願番号が第２００９８０１２１５５７．８号の案は、有機物を溶融ガラス液に接触させてガス化させる。
【００２５】
清華大学が出願した中国特許第２０１５１０６１１５０３．７号明細書は、液体金属の接触を利用することにより、有機物をガス化させることを示している。
【００２６】
北京科技大学の楊天鈞教授および劉述臨教授は、１９８９年『溶融還元技術』という専門書を完成させ、１９９１年冶金工業出版社から出版された（ＩＳＢＮ７−５０２４−０９０５−Ｘ）。ドイツ連邦ＲＷＴＨ  Ａａｃｈｅｎ大学および北京科技大学が行った溶融還元技術研究、ならびに当時の業界内における非高炉製鉄の関連実験室研究および工業試験研究の進展を系統的にまとめている。このうち第３章の『由転炉技術派生的溶融還元方法』は、石炭から溶銑溶融浴によりガス生成するＣＩＧ法、ＣＧＳ法、ＣＯＩＮ法、ＭＩＰ法などの工程を重点的に述べている。
【００２７】
その後の１９９８年、楊天鈞教授はさらに黄典氷博士、孔令壇教授と『溶融還元』という書を執筆し（ＩＳＢＮ７−５０２４−２１５０−５／ＴＦ４９７ＴＦ５５７）、「冶金反応工程学叢書」に収録され、やはり冶金工業出版社から出版されている。該書は工程操作の観点から非高炉製鉄に対して総合的に記載および評価することに重点を置いており、鉄浴溶融浴でのガス生成はこのうちの１つの単位操作である。
【００２８】
２０１９年に冶金工業出版社から『現代有色金属側吹冶金技術』という書が出版されたばかりであり（ＩＳＢＮ９７８−７−５０２４−７９１６−９）、李東波、陳学剛、王忠実が著している。中国恩菲工程公司が近年、重非鉄金属の溶融浴製錬において、横吹き液中燃焼技術を採用した研究および工業的実践について重点的に記載している。横吹き液中燃焼は、酸素含量が不完全酸化まで低下し、吹き込む物質が微粉炭である場合、液中式の溶融浴によるガス生成にも相当する。
【００２９】
清華大学の卓建坤、陳超、姚強の３者により完成された『潔浄煤技術』（第２版）という書は、２０１５年化学工業出版社から出版され（ＩＳＢＮ９７８−７−１２２−２４８４３−５）、「２１世紀可持続能源叢書」の１つに属する。第５章で石炭ガス化技術を紹介するとき、移動床、流動床、噴流床の数種の主要技術のほか、溶融床ガス化法を特に紹介し、さらにこれを溶融スラグ床法、溶融塩床法、溶融鉄床法の３種に分類している。
【００３０】
許祥静、張克峰が主に編集した教材『煤気化生産技術』（第３版）の２０１５年版、化学工業出版社（ＩＳＢＮ９７８−７−１２２−２４７２７−８）も上記著述と同じであり、石炭の溶融床ガス化に対して同様の分類および記載を行っている。
【００３１】
中国の山東墨竜石油機械股フン公司（株券コード００２４９０）は、オーストラリアのＫｗｉｎａｎａに位置するＲｉｏ  Ｔｉｎｔｏ砿業巨頭（力拓集団）に元々属する溶融製鉄ＨＩｓｍｌｅｔ工程の試験工場が取得した知的財産権を全て買い取り、さらに中国山東に新たに建設した。北京科技大学の楊天鈞、張建良らの教授が率いて工程の研究、最適化を行い、山東冶金設計院、首鋼国際工程公司の技術チームが設備の最適化および事業構築の面を向上させ、すでに元の工場より優れている。このうち毎時９０トンの微粉炭を溶融浴に吹き込んでガス生成し、溶融浴に熱エネルギーおよび還元剤を提供して炭素を溶解させる。その単位操作は溶融鉄浴のガス生成と、比較的大きな似た部分を有し、溶融鉄は商業的にすでに高炉との競争で利点を備えている。該技術成果は２０１７年に安定動作を実現し、２０１８年に評価を得ている。
【００３２】
上記特許および技術文献をまとめると、より重要なのは、鉄冶金、非鉄冶金に関連する単位操作の数十年に及ぶ工業的実践から見て、下記の難題が効果的に解決されていないことである。
（１）噴射ランスの寿命：比較的有効な有機物粒子を吹き込む方式は、溶融液面下に浸漬して吹き込むことであり、鉄冶金、非鉄金属の溶融浴製錬、ガラス炉の液中燃焼において、大量の工業的実践を有する。しかし液中燃焼は、噴射ランスの寿命に対して極めて大きな挑戦である。例えば、鉄冶金過程において、高炉から産出される溶銑に対して、転炉製鋼に入る前の脱硫操作でたびたび噴射ランスを鉄液に挿入し、いくつかのアルカリ性物質を吹き込んで脱硫操作を行う。この種の噴射ランスは耐火物を採用してライニング鋼管が製造され、典型的な溶融浴に挿入する浸漬時間は毎回１０分間であり、噴射ランスの寿命は数十回を超えない。これは、石炭ガス化、ゴミおよびバイオマスのガス化設備に必要な数千時間の要求に対して、隔たりが大きい。いくつかの鉄冶金操作において、消耗型酸素ランスが採用される。鋼管が酸素噴射管である上に、それ自体が消耗材でもあり、消耗し続けるのと同時に、後で補充され続け、これにより吹込み作業を継続することができる。これは解放式の作業では仕方がない選択とすることができるが、ガス化に必要な閉鎖空間では、挿入口の密封などの難題があり、そのためこれは長期的に実施可能な通常の手法ではない。
【００３３】
浸漬の程度から見ると、鉄液中に挿入するのが最適であり、有機物顆粒は鉄液の深部に送られ、熱により超高温分解し、溶解炭および水素ガスが形成されて放出される。同時に酸素ガスが鉄液に通気され、溶解炭を一定濃度に保持した状態で、ほとんどすべてのＣからＣＯが生成され、二酸化炭素ガスが生成されることはなく、ガス化過程は相当順調で信頼できる。しかし化学過程における噴射ランスの寿命が短すぎる現実の難題に完璧に抵抗することはできない。噴射ランスの末端を鉄液中に浸漬すると、鉄液の熱流速は巨大で、押し流す力が強いため、噴射ランスの寿命は往々にして数時間程度であり、さらには数十時間を超えるのは難しく、噴射ランスの交換は非常に頻繁である。短時間の科学研究実験において、このように数時間持続させることはできるが、大規模な工業生産において、頻繁に設備を交換することは工業生産過程における悪夢である。
【００３４】
現在の比較分析における方法は、炉装入物噴射ランスを直接鉄液中に挿入するのではなく、スラグ液に挿入する。スラグ液は熱伝導能力が鉄液よりはるかに低いため、熱流速は小さく、さらに粘度は高く、噴射ランスに対する押し流す作用は比較的低く、噴射ランスの寿命は鉄液中より比較的大きく上昇する。しかしこのようであっても、耐火材料で製造した噴射ランスが、工業的に比較的理想的な寿命に達するのは難しい。後になって、水冷噴射ランスを採用する傾向にあり、水冷を利用して大量の熱量を除去し、噴射ランスの温度を低下させ、寿命を延ばす。噴射ランスの外側の溶融スラグと接触する部分は、溶融スラグの温度が低下して凝縮し、スカルが形成され、噴射ランスに対して保護作用を発揮する。実質的に１つの水冷スリーブであり、内側が本当の噴射ランスの管である。高い熱伝導効果を実現するためには、スチール製水冷部品の材料の熱伝導係数は不十分であり、熱伝導がより良好な銅質材料を使用しなければならないが、銅質材料は高価で、噴射ランスの価格はこれにより高価である。銅材料自体の性質は比較的柔らかく、耐摩耗性能は劣り、炉装入物の顆粒を高速で通過させて生じる摩耗は相当大きく、噴射ランスの最も内側のみに耐摩耗のスチール製材料を採用して吹き込み管を製造することができる。同時に銅材料の強度は低く、熱変形が大きく、剛性が低いため、全体構造を支持するのに不足である。銅材およびスチール材を組み合わせた銅スチール複合水冷部品を採用する必要があり、この種の複合材料は２種の異なるタイプの金属板を爆発圧着する必要があり、これにより冶金結合を実現するが、加工周期は長く、加工難度は高い。爆発圧着の過程でダイナマイトを使用する必要があり、ダイナマイト自体の安全性および市民生活を妨げる特徴により、爆発圧着操作の時間、地点は政府に厳格に管理され、少数の特別に許可された企業のみが辺鄙な山奥で、特定の日付に銅スチール複合板の爆発圧着成形を行うことができる。さらに高度に発展した工業化国家はこの加工能力および管理体系を有するが、工業的基盤が比較的弱い国家でこの種のガス化生産ラインの運営を行い、複合材料を用いた水冷噴射ランスを準備、輸入することは、比較的複雑な普及が難しい設備部分である。
【００３５】
より重要なことは、水冷部品を採用すると、高温スラグ液、鉄液のすぐそばの部位に水流が充満することを意味し、ここに巨大な安全面のリスクが隠れていることである。液体の水が高温スラグ、鉄に接触すると、極めて深刻な爆破が生じることがあり、重大な安全生産事故を引き起こし、設備全体の破損が起こり、企業が長期的な生産停止、リストラに迫られ、さらには人員が死傷し、事業が完全に失敗する。この種の水冷設備の操作およびメンテナンスは、極めて厳密にリアルタイムでのオンライン管理および厳格な管理体系を徹底して実行する必要があり、極めて高い従業員の資質および責任意識も必要とする。そうでなければ漏水、水道管の破裂などが生じ、後に重大な災難事故が生じ、ただ確率の大きさおよび時間の問題に過ぎない。
【００３６】
（２）炉内ライニングの消耗および寿命：溶解炭素をＣＯガスに酸化させるため、酸素ガスを溶融浴に通気すると、まずＦｅＯが生成される。実際に溶解炭素の酸化は、ＦｅＯの動的分解および溶解酸素の合成、放出により行われ、これにより必然的にスラグ中は一定量の（ＦｅＯ）を含有する。ガス化させる有機固体廃棄物が生活ゴミ、バイオマスなど低発熱量であるか、または含水率が高い物質である場合、溶融スラグ中で一定比率の二次燃焼が起こり、より多くの二次燃焼熱が放出されてスラグ浴、鉄浴全体の温度を一定に維持する。これにより、必然的にスラグ中の（ＦｅＯ）含量をより上昇させることが要求される。スラグ中に一定量の（ＦｅＯ）を含有すると、スラグの融点が低下し、流動性が増加し、混合、撹拌がより便利であるが、ＦｅＯを含有する液体スラグは、耐火材料の炉内ライニングに対する侵食が極めて深刻である。この種の溶融スラグは業界内で「王水」と冗談で呼ばれており、耐火材料に接触すると、急速に腐食し、炉内ライニング材料が効果を失い、効果を発揮することができなくなることを意味する。
【００３７】
同様に、この種の難題に対応する１つの方法は水冷炉壁、つまり水冷銅質冷却壁を採用することであり、さらには銅スチールを組み合わせた高価な材料を採用して製造する。その内壁の溶融スラグに接触する部位にスラグの水冷スカルが形成され、熱流のさらなる伝達を妨害している。熱エネルギーの散逸量はある程度増加するが、炉内ライニングの長時間の働きを維持することができる。前記のように、水冷炉壁の形式は、炉内ライニングの長時間の使用を保証することができるが、これは比較的完全な設備加工、取付、使用、メンテナンスが揃った工業的工程上に確立される。工業的基盤が豊富な国家は比較的容易に実現し、安全に運行するが、エネルギーが不足し、工業的基盤が相対的に薄弱な多くの地域、および労働力の資質および養成が完全でない事業所在地においては、その安全面での隠れた危険およびリスクが巨大である。
【００３８】
（３）炉ガスおよび熱スラグの物理的顕熱の損失が大きい：排出した合成ガスおよび液体スラグの温度が比較的高いため、顕熱は比較的大きく、この２つの部分の顕熱を回収しなかった場合、熱損失は比較的大きい。
【００３９】
（４）通常は断続して排滓し、操作が不便である：鉄鋼業の単位操作を参考にする場合、スラグは定期的に断続して排出され、連続して排滓されるのではないため、操作の連続性が良好でない。
【００４０】
（５）高温炉ガスの集塵は比較的困難である：最初に生成された合成ガスは溶融浴を超えた後、温度が１５００℃前後に達し、含塵量は比較的多い。スラグ中に比較的高い二次燃焼率を有する場合、合成ガスの温度はより高くなる可能性があり、温度低下、集塵に大きな難題をもたらす。
【００４１】
（６）石炭以外の炭化水素有機物のガス化：石炭の様々な種類に対して開発されたガス化炉はすでに相対的に確立されているが、異なる種類の石炭に対するガス化炉設備は共有するのが難しい。その他の数種の有機物、特にバイオマス、生活ゴミなど由来が複雑で、成分の変動が比較的大きい有機物は、石炭ガス化の設備および工程を採用するのが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】中国特許出願第９３１０４７４０．１号明細書
【特許文献２】米国特許第１８０３２２１号明細書
【特許文献３】米国特許第２６４７０４５号明細書
【特許文献４】米国特許第４３８８０８４号明細書
【特許文献５】米国特許第４５７４７１４号明細書
【特許文献６】米国特許第４６０２５７４号明細書
【特許文献７】米国特許第６１１０２３９号明細書
【特許文献８】米国特許第４１８７６７２号明細書
【特許文献９】米国特許第４２４４１８０号明細書
【特許文献１０】米国特許第４４９６３６９号明細書
【特許文献１１】米国特許第４５１１３７２号明細書
【特許文献１２】米国特許第４５７４７１４号明細書
【特許文献１３】米国特許第４６０２５７４号明細書
【特許文献１４】中国特許出願番号第２００６８００２０７７７．８号明細書
【特許文献１５】中国特許出願番号第２００９８０１２１５５７．８号明細書
【特許文献１６】中国特許第２０１５１０６１１５０３．７号明細書
【非特許文献】
【００４３】
【非特許文献１】楊天鈞、劉述臨、「溶融還元技術」、冶金工業出版社、１９９１年
【非特許文献２】楊天鈞、黄典氷、孔令壇、「冶金反応工程学叢書溶融還元」、冶金工業出版、１９９８年
【非特許文献３】李東波、陳学剛、王忠実、「現代有色金属側吹冶金技術」、冶金工業出版社、２０１９年
【非特許文献４】卓建坤、陳超、姚強、「２１世紀可持続能源叢書潔浄煤技術」、第２版、化学工業出版社、２０１５年
【非特許文献５】許祥静、張克峰、「煤気化生産技術」、第３版、化学工業出版社、２０１５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
以上の既存技術の不足に基づいて、本発明は２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
本発明に記載する２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス化装置は、有機固体廃棄物を溶融鉄浴およびその上に浮いた溶融スラグ浴に吹き込んで超高温分解を行い、さらにガス化剤と作用させて可燃合成ガスを生成する。装置は、
密閉式構造であるガス化炉であって、前記ガス化炉の側壁に、固体顆粒を吹き込むことができ、溶融スラグ浴または溶融鉄浴中に浸漬することができる１つの物質噴射ランス、およびガス化炉の上方に取り付けられる１つの超音速噴流噴射ランスが少なくとも取り付けられるガス化炉と；
密閉式構造である液面調節炉であって、前記液面調節炉の底部は連通管を介してガス化炉の底部と通じ、前記液面調節炉の上部に鉄液注入槽が設けられ、前記鉄液注入槽に通じて密封耐圧機構が設けられ、前記液面調節炉の底部に出銑口が設けられる液面調節炉と；
ガス化炉の上部と通じ、ガス化炉２０１から自発的に流出する液体溶融スラグが収容され、液体溶融スラグを低温の固相まで冷却した後排出する排滓熱交換直立炉と；を含むことを特徴とする。
【００４６】
本発明において、ガス化炉および液面調節炉は１２００〜１７００℃の溶融鉄浴（すなわち溶融鉄基合金液であり、溶融鉄基合金液はＣ元素を少なくとも含有するＦｅ−Ｃ融液で、炭素含量は２〜５ｗｔ％である。このうち、ガス化炉内に収容することができる溶融鉄基合金液の深さは６００〜２０００ミリメートルであり、その上の溶融スラグ液の厚さは５００〜３０００ミリメートルである）およびその上方の溶融スラグ浴（溶融スラグ液）を含むことができる。液面調節炉の密封耐圧機構は、ガス加圧方式により液面調節炉内部のガス圧を２〜５大気圧まで上昇させることができ、液面調節炉内部の溶融鉄基合金液に圧力をかけてガス化炉に流し、ガス化炉内の溶融鉄基合金液および溶融スラグ液の液面を上昇させ、溶融スラグ液面は物質噴射ランスの噴射口を浸漬させることができる。物質噴射ランスからキャリアガスの噴流に伴って噴射される有機物の固相粒子は溶融スラグ浴に吹き込まれて、溶融スラグ浴のガス化が形成され、さらに溶融スラグ浴を通過して溶融鉄基合金液中に達し、溶融鉄浴のガス化が形成される。有機物の炭素、水素、酸素からなるＣＯガスおよびＨ２が溶融鉄浴−溶融スラグ浴で形成される２つの溶融浴から放出され、高温、含塵の最初の合成ガスとしてガス化炉の上部空間で運動し、合成ガスの絶対圧力は０．１１〜０．２０ＭＰａであり、このときの装置全体はガス化操作状態にある。高温、含塵の最初の合成ガスは気化冷却煙道を経過して温度低下、集塵され、合成ガスは続けて集塵および廃熱ボイラを経過してさらに顕熱が回収され、気化冷却煙道、廃熱ボイラが得た蒸気はガス化される有機物質の乾燥に用いられる。液面調節炉の上方の圧力を調整して１大気圧に回復させることができ、これにより液面調節炉内部の溶融鉄基合金液面が回復して元の位置まで上昇する。同時に、ガス化炉内の溶融鉄基合金液およびその上の溶融スラグ液面が常圧時の高さまで低下し、元々浸漬していた物質噴射ランスが露出し、ガス化操作が一時停止し、装置全体が準備状態に入る。ガス化操作が停止した準備状態では、噴射ランスのメンテナンスおよび交換操作を行うことができる。この段階で、超高速噴流噴射ランスは窒素ガスの超音速噴流を用い、ガス化炉底部に蓄積された溶融スラグ液に対して吹き込みを行い、これを炉壁に飛散させ、スラグ飛散による炉内ライニングのメンテナンス操作を実現する。注意すべきことは、スラグ飛散操作の前、噴射ランスのメンテナンス、交換の前に、物質噴射ランスを用いて、ガス化炉内部にガス化炉内の溶融スラグの成分、性質を調整するスラグ調質剤を吹き込むように切り替える必要があることである。
【００４７】
前文で言及した「物質噴射ランスからキャリアガスの噴流に伴って噴射される有機物の固相粒子を溶融スラグ浴に吹き込む」のうち、有機物の固相粒子は廃プラスチック、廃ゴムおよびゴムタイヤ、農業固体廃棄物、林業固体廃棄物、家畜家禽の糞便、サトウモロコシのバイオマス、農業穀稈、生活ゴミ、ＲＤＦ、化学工業における可燃成分を含む危険固体廃棄物、高硫黄炭、粗悪炭、石油工学における残った可燃固体廃棄物などのうちの１つまたはいくつか、ならびに上記有機物および建築ゴミ、無機固体廃棄物、廃棄物残渣、汚泥、無機塩、汚水、廃水などの混合物であり；有機物の固相粒子の粒径は３ｍｍ以下である。キャリアガスは圧縮空気、窒素ガス、水蒸気、ＶＯＣを含むガス、合成ガスの戻りガスのうちの１つまたはいくつかである。
【００４８】
このうち、好ましい案は以下の通りである。
気化冷却煙道をさらに含み、前記気化冷却煙道はガス化炉の上部と通じる。
【００４９】
集塵および廃熱ボイラをさらに含み、前記集塵および廃熱ボイラの吸気口は気化冷却煙道の排気口と通じる。
【００５０】
前記気化冷却煙道はガス化炉のちょうど上方に位置して、垂直部分を有する。該垂直部分の内径はガス化炉の内径の１．３〜２倍である。
【００５１】
前記集塵および廃熱ボイラと排滓熱交換直立炉の底部との間は、ガス還流管で通じる。該ガス還流管は冷却済み合成ガス、空気および水蒸気を輸送し、溶融スラグの下向きの運動方向と逆流してスラグの顕熱を吸収した後、ガス化炉で新しく生成された合成ガスと合わさり、新しく生成された最初の合成ガスに対して温度低下冷却効果を発揮する。
【００５２】
前記ガス化炉に、酸素含有ガスをガス化剤として提供し、溶融スラグ浴または溶融鉄浴に浸漬することができる１つの液中酸素ランスが少なくとも取り付けられ、ガス化炉２０１内に酸素ガス、空気、酸素富化空気、最高で１３００℃に予熱した空気または酸素富化空気を吹き込むことができる。
【００５３】
前記物質噴射ランスの噴射口は溶融鉄浴の液面上方の１００〜３００ｍｍ部分に位置し、溶融スラグ浴中に浸漬される。前記物質噴射ランスの噴射口は水平面と斜め下に４０〜６０度の夾角を呈し、噴射口の延長線は溶融鉄浴−溶融スラグ浴の界面と交わる。交点から溶融鉄浴−溶融スラグ浴の界面における幾何学的中心までの距離は、溶融鉄浴−溶融スラグ浴の界面における幾何学的半径の１／２以下である。
【００５４】
前記密封耐圧機構は加圧室、加圧吸気口、圧力解放口および密封蓋を含み、前記加圧吸気口、圧力解放口および密封蓋はそれぞれ加圧室に取り付けられる。注意すべきことは、加圧吸気口、圧力解放口および密封蓋の具体的な取付位置は限定されず、そのそれぞれの機能を実現することができればよいことである。密封蓋を取り付けるとき、液体鉄注入槽に可能な限り近づけると、原料の添加が便利である。
【００５５】
前記液面調節炉の側壁に、スラグ形成補助剤を吹き込むことができ、溶融スラグ浴または溶融鉄浴中に浸漬することができる１つの液中燃料噴射ランスが取り付けられる。酸素含有ガスをガス化剤として提供し、溶融スラグ浴または溶融鉄浴に浸漬することができる１つの液中酸素ランスがさらに取り付けられる。
【００５６】
前記排滓熱交換直立炉の底部に通じて、さらに冷スラグ密封升が設置され、前記排滓熱交換直立炉および冷スラグ密封升の間にスラグロックバルブが設けられる。前記冷スラグ密封升の底部にバルブが取り付けられる。
【００５７】
上記の分析により、本発明に係る分野は最初の工程および単位操作から見て、鉄冶金の非高炉製鉄過程に由来することがわかるが、本発明において、鉄液は増減せず触媒として存在するため、業界では鉄冶金または非鉄重金属冶金の溶融浴製錬に属さない。その主な機能は、生活ゴミ、バイオマス廃棄物、廃プラスチックなどを含む有機固体廃棄物を削減および処理することにあり、環境保護における固体廃棄物、危険廃棄物処理業界に属する。その生成物はＣＯガスおよび水素ガスを豊富に含む合成ガスであり、燃料とすることができるだけでなく、化学合成の原料としてより適しており、化学合成およびエネルギー化学工業の範疇に属する。
【発明の効果】
【００５８】
本発明の利点は以下の通りである。
（１）溶融浴の液面高さを便利、迅速に調整し、噴射ランスの交換、メンテナンスに有利である：噴射ランス末端を溶融スラグ浴中に浸漬するか、または溶融鉄浴中に浸漬するかに関わらず、噴射ランスのメンテナンス、検査、交換は必須であり、このため、溶融浴の液面高さを迅速、便利に調節可能である必要がある。溶融浴の液面を噴射ランスの末端が露出するまで低下させ、溶融スラグ表面の放射熱流が小さくなるまで液面を低下させ続ける。噴射ランス全体を抜き出して取り外し、オフライン検査、メンテナンスを行うことができ、さらには部分的に外側が焼損、溶損した部材を交換する。その後メンテナンスを行った噴射ランスに付け替えてから、開通させてガス供給を保持する。このとき液面を再び上昇させて設定した高さまで回復させることができ、噴射ランスの末端を浸漬させ、ガス生成作業を行う。
【００５９】
液面が低下して噴射ランス末端より低くなり噴射ランスが露出した後、ガス供給を停止することができる。噴射ランスは詰まることもなく、溶融浴が減少して温度が低下し、熱量を節約し、さらに不必要にガスを送入することによる浪費を節約した。噴射ランスの溶融浴中への浸漬を保持した場合、ガス供給を保持しなければならず、たとえ有機物質を吹き込んでガス生成しなくても、不活性ガスを通気および吹き込まなければならず、これによりスラグ液、鉄液が逆流して噴射ランスが詰まらないように維持する。噴射ランスが露出するまで液面が低下すると、生産の間隙において、コストを節約し、噴射ランスの交換およびメンテナンスにも便利である。
【００６０】
この種の操作条件で、安全およびコストの低下を考慮して、非水冷式噴射ランスを採用することができる。例えば最内層は物質噴射管であり、耐摩耗スチール材で製造され、長期的に使用することができる。最も外側は耐火材料を採用し、中間層は高熱抵抗断熱材料または断熱設計を採用し、気流で冷却することもできる。この種の噴射ランスの製造費は廉価であり、簡単に加工、メンテナンスしやすい。本工場内部の機械修理ユニットでは中間層、最も外側の耐火材料のメンテナンス、加工、再組立を行い、これにより噴射ランスを再生することができ、再び投入して使用する。
【００６１】
（２）熱吹付、スラグ分散により、炉内ライニングに対して速やかにメンテナンス、補修を行う：溶融浴液面が一定程度まで低下すると、ガス化炉内の溶融鉄浴全体が空であることに相当し、一定厚さのスラグ層のみが残る。このとき噴射ランスを用いて一定のスラグ調質剤を吹き込むことにより、溶融スラグの融点、流動性に一定の変化が生じる。その後噴射ランスまたは上吹きランスを用いて高速ガス噴流で不活性ガスを吹き込むことにより、調質後の溶融スラグは不活性ガス噴流の運動量の衝撃により飛散する。溶融スラグを炉壁に飛散させ、さらにゆっくりと下に流れ、付着した一層の粘稠スラグは炉内ライニングを保護する。類似した酸素転炉製鋼過程は、出鋼完了後に窒素ガス噴流に切り換えることにより、スラグ飛散操作を行う。酸素転炉の炉内ライニングの寿命は溶融処理数万回に達することができ、１つの炉の寿命を大幅に延長させた。
【００６２】
（３）連続排滓、スラグの物理的顕熱の回収、高温炉ガスの集塵：自然にスラグが流出する操作を用いており、排滓口を開く必要はなく、ガス化操作を中断する必要もない。一部のすでに冷却された合成ガスを導入して逆混合することにより、スラグの顕熱を吸収するだけでなく、新しく生成された合成ガスを一定程度に冷却して、温度低下効果をもたらす。同時に、排滓熱交換直立炉は上方の気化冷却煙道の直径を増大させ、炉ガスの速度が低下するため、粗顆粒が炉内に落ちる塵埃を機械的に持ち込むのに有利である。他に速度が低下し、停滞時間が長くなるため、気化冷却煙道の温度低下作用はより顕著であり、炉ガス温度はさらに低下する。
【００６３】
（４）炉ガスの顕熱が回収され、気化冷却煙道および廃熱ボイラを経て、熱蒸気が生成され、前段階のゴミ、バイオマスの乾燥用に供給されて、炉に吹き込むバイオマス炉装入物となる。さらに水蒸気は合成ガスのＨ／Ｃ比率を変換調節するのに用いられ、効果的に熱を回収利用し、全体のエネルギー利用効率はさらに上昇する。蒸気で発電することができ、電力供給が不足する地域で、本工場の破砕、機械的押出脱水、ガス加圧などの動力の電力使用に電力を提供してサポートすることができ、周囲の地域に電力供給、熱供給、蒸気供給を行うこともできる。
【００６４】
（５）噴射ランスの挿入方向は、末端がスラグ中にあるが、噴流は一定の深さの溶融鉄浴内部に到達することができ、溶融鉄浴の有機物に対する分解作用および炭素に対する溶解作用を充分に利用するのに有利である。さらにスラグ相による保護を利用してガス化剤の酸化を行うことができ、高すぎる金属鉄液滴の酸化損失は生じない。
【００６５】
（６）二次燃焼はスラグ中で行われ、スラグ上方の自由空間ではなく、直接スラグ中に浸漬して二次燃焼を行う。燃焼の熱量は直接スラグに吸収され、熱利用率はより高く、鉄液への伝導も容易であり、溶融浴の温度および熱量の平衡を維持する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、鉄液中の溶解Ｃにおける二元合金の状態図である。
【図２】図２は、Ｃ、Ｈ、Ｆｅ元素の酸化シーケンス図である。
【図３】図３は、二次燃焼の優先的な酸化シーケンス図である。
【図４】図４は、鉄液中の溶解Ｓにおける二元合金の状態図である。
【図５】図５は、溶融スルホニウムにＣａＳが溶解した状態図である。
【図６】図６は、複雑な有機物固体廃棄物がガス化される工程全体のフローチャートである。
【図７】図７は、液面調節機能を備えた２つの溶融浴を用いた有機固体廃棄物吹き込みガス生成装置である。
【図８】図８は、初期およびメンテナンス状態の溶融浴液面の概要図である。
【図９】図９は、ガス化操作状態の溶融浴液面の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
以下、実施例および図を組み合わせて、本発明についてさらに説明する。
【実施例１】
【００６８】
有機物顆粒を溶融鉄浴−溶融スラグ浴に高速で吹き込むと、有機物中の炭化水素化合物は急速に熱分解され、炭素鎖、炭化水素鎖は断裂する。水素原子は水素ガス分子に結合し、炭素は鉄液中に溶解し、鉄液に溶解することができる炭素含量は３〜５％の間である。これによりＦｅ−Ｃ合金の融点は大幅に低下し、炭素を４．３％含む鉄炭素合金の融液は、融点が１１４８℃まで低下し、図１のＦｅ−Ｃ状態図に示す通りである。これにより、工業的に１２５０℃以上で鉄基合金を液体の融液に維持することができ、熱損失を減少させるだけでなく、炉内ライニングおよび噴射ランスの寿命の延長を保障することもでき、この温度は有機物の分解、ガス化に対してすでに比較的徹底している。しかし、スラグ液の融点および流動性を総合的に考慮すると、液体状態で溶融スラグを排出するため、一般的に溶融浴の温度を１３５０〜１６００℃に制御するとより有利である。
【００６９】
大量の液体溶融鉄が存在する溶融浴は、有機物のガス化に対して絶好の触媒を提供している。ガス化は燃焼と異なり、燃焼は充分酸化、完全酸化であり、一般的に酸素はやや過剰な量を必要とする。ガス化は乾留とも異なり、乾留は嫌気性であり、可能な限り酸素を必要としない。ガス化は不完全酸化の半酸化、半還元過程である。大量の液体鉄の存在により、酸素、炭素の伝達媒体になるだけでなく、同時に鉄の還元性により、ＣＯガスのみを生成することができ、ＣＯ２ガスに過酸化しない。図２は、溶融鉄−溶融スラグ浴で有機物ガス化の主要元素Ｃ、Ｈ、Ｆｅに対して酸化反応が生じる自由エネルギーの変化であり、冶金の物理化学研究で使用するＥｌｌｉｎｇｈａｍ図と類似する。これにより標準状態で、溶融鉄浴中に酸素を通し、溶解炭素、固体炭素のみを優先的に酸化させてＣＯガスを生成し、炭素含量が低いレベルまで低下すれば、鉄の優先的酸化が生じることがわかる。酸素を鉄浴に吹き込むと、鉄とＦｅＯを生成し、動的平衡は一定程度で溶解酸素を放出し、溶解炭素と反応する。反応速度および伝達過程は、固体炭素および気体分子の酸素の反応速度より１〜２オーダーで速い。
【００７０】
溶融鉄−溶融スラグ浴のガス化過程は、熱平衡が１つの鍵である。非常に多くの化学および物理的段階において、炭素の不完全酸化のみがＣＯガスを生成し、これは１つの放熱過程であり、反応方程式（１）の通りである。残りの多くの過程は、特に１３５０〜１６００℃の溶融浴と同等の高温まで上昇させる。例えば有機物質の分解および昇温、水の気化蒸発および水蒸気の昇温、通気する酸素ガスの昇温、石灰系添加剤の昇温、さらに水蒸気および炭素の反応のガス化過程であり、反応方程式（２）の通りであり、いずれも吸熱過程である。
【００７１】
発熱量が比較的高い有機物、つまり総炭素含量が比較的多いが、水分、灰分、酸素元素が比較的少ないものについて、ガス化自体が熱平衡を実現することができる。炭素原子のほとんどすべてを気相のＣＯ中に移行させ、水素元素のすべてを気相のＨ２中に移行させることを実現することができ、合成ガスの収量は比較的高い。さらには炭素含量が高く、水分が低いことにより、反応方程式（１）に応じて得られる熱量の放出は溶融浴全体の過熱をもたらす。一定量の水蒸気、二酸化炭素ガス、空気、霧状水を含有する空気または酸素富化空気、鉄鉱石およびその他の金属酸化物をガス化剤として導入する必要があり、これにより溶融浴の冷却を実現する。この状況で、反応方程式（２）により、合成ガス中の水素ガスの比率は上昇し、総ガス生成量が上昇し、合成ガスの発熱量も相応して上昇する。
【００７２】
より多くの状況で、例えばバイオマス、生活ゴミなど低発熱量の有機物は、比較的多くの水分、さらには結合水、水酸化物を含有し、超高温の２つの溶融浴に進入すると、水の特性に応じて気化、蒸気の昇温、溶解炭素の蒸気気化が生じ、この３重の吸熱効果は大きい。さらにこの種の有機物中のＯ／Ｃ比、Ｈ／Ｃ比率は高いため、大部分の炭素元素は方程式（２）により気化し、少量の炭素のみが方程式（１）によりガス化する。反応放出熱は深刻に不足し、これにより溶融浴の温度低下は深刻であり、ガス化の過程を続けることができない。このとき、下記の数種の方式により熱補償を行う必要がある。
Ａ、純酸素、または予熱した酸素富化空気を通気する。例えば熱風炉を使用して４０％以上の酸素富化空気を１１００〜１３００℃まで予熱するが、これは鉄冶金の高炉において通常の方法である。
Ｂ、可能な限り前もって物質を乾燥させ、持ち込まれる水分を減少させる。高温合成ガスを生成する物理的顕熱を使用して、効果的に物質を乾燥させることができる。
Ｃ、予熱したＣａＯ型スラグ形成補助剤を使用する。ＣａＣＯ３型ではなく、これは分子量が大きく、熱分解で吸熱し、放出するＣＯ２をガス化剤とするのも吸熱反応である。しかしスラグ形成剤の総量は多くないため、減少させることができる熱消費は顕著ではない。
Ｄ、高発熱量のその他の化合物、例えば微粉炭、工業廃プラスチック、廃ゴムタイヤなどを配合し、炉装入物の見た目の発熱量を高める。
Ｅ、二次燃焼率を増加させる。１ｍｏｌ当たりの炭素元素を酸素と完全酸化させると、放出される熱エネルギーは３９４．１ｋＪであり、反応方程式（４）に示す通りである。炭素がＣＯを生成する不完全酸化の過程では、１１０．４ｋＪの熱量しか放出せず、２８％のみ放出したのに相当し、残りの７２％の熱量は反応方程式（３）に示す二次燃焼が行われる。適量の過剰な酸素を通気することにより二次燃焼を行い、つまり合成ガスの酸化度を増加させて、大量の熱エネルギーを放出し、溶融浴全体の温度を一定に維持することができる。
【００７３】
【数１】
2022501446.tif 000003
2022501446.tif 000004
2022501446.tif 000005
2022501446.tif 000006
【００７４】
図３は図２の一部分を明確に示している。ＣＯの二次酸化を行うとき、酸素が先に鉄液に接触する場合、優先的に酸化されるのは鉄であり、ＣＯガスでないことがわかる。このため二次酸化で通気する酸素は、溶融スラグ浴から優先的に通気するべきであり、物理的に大量の鉄液と断絶させる。これにより、二次燃焼用酸素は可能な限り溶融スラグ浴または自由空間から通気され、比較的厚いスラグ層または発泡スラグから溶融浴全体に熱伝導される。したがって二次酸化噴射ランスの挿入位置は一般的に側壁または頂部であり、液中酸素ランスの出口は溶融スラグ浴３０２に浸漬させるか、または溶融スラグ浴上方の液面以上である。物質の発熱量、つまり総炭素含量、および相応するＯ／Ｃ比率に基づくと、二次燃焼率は一般的に１５〜５０％の範囲内にある。このため、溶融鉄浴の上を１層の溶融スラグ浴で覆わなければならず、溶融鉄−溶融スラグの２つの溶融浴の必要性が形成される。
【００７５】
溶融鉄浴のもう１つの利点は、硫黄に対する吸収および除去である。石炭または石油工学の固体廃棄物に関わらず、たびたび比較的高い硫黄含量を有する。溶融鉄浴は急速に硫黄を吸収することができ、これにより気相中のＨ２Ｓ含量は極めて少ない。さらには合成ガスの脱硫および後続の燃焼過程の脱硫を特に必要とせず、例えば合成ガス中の硫黄含量は３０ｍｇ／ＮＭ３より低い。これは鉄が極めて容易にＳとＦｅＳに化学合成されるためであり、液体鉄中に高い濃度のＦｅＳを溶解することができ、図４のＦｅ−Ｓの状態図に示す通りである。
【００７６】
液体鉄は、鉄液に吹き込む有機物中の硫黄元素を鉄液中で瞬間的に固化することができるが、本発明において、鉄液は１つの触媒媒体として存在する。理論的に「生きも死にもせず、不潔でもきれいでもなく、増加も減少もしない」ものであり、製鉄過程で有機固体廃棄物を共に処理するのではない。Ｓ元素の鉄液中への長期的な蓄積は持続することができないため、炉にＣａＯ基のスラグ形成補助剤を吹き込むことにより脱硫する。ＦｅＳはＣａＯに接触するとＣａＳを生成し、ＦｅＳと低融点の硫化物相を形成し、図５に示す通りである。最終的にＣａＳは、高アルカリ性酸化物の多成分スラグ系中に溶解する。有機物中の灰分によりスラグ量は増加し続け、ＣａＳを含有するスラグは定期的に排出されるか、または連続して流出し、排除される。
【００７７】
廃プラスチック中にたびたびＰＶＣポリ塩化ビニルが含まれており、さらに生活ゴミ中の炉に吹き込んでガス化される有機物は、塩素元素を比較的高く含有する。塩素元素は溶融鉄浴のガス化過程において、Ｈと結合してＨＣｌガスを生成し、同時に過剰量のＣａＯ型スラグ形成補助剤を吹き込む場合、ＣａＣｌ２を生成することができる。大部分がスラグ中に溶解され、少量は揮発して炉ガスに進入し、後続の温度低下冷却過程で塵埃として収集される。この種の無機塩に類似する塩素元素は、設備および環境を腐食せず、健康的危害はない。
【００７８】
生活ゴミおよび固体廃棄物中の重金属、例えば鉛、亜鉛、カドミウムは、溶融鉄浴のガス化において、その金属が直接揮発して気相に進入することができる。後続の凝縮後に収集され、その塩化物、酸化物は鉄液中に溶解する炭素により還元されることができ、金属蒸気を生成して気相に進入する。後続の凝縮で収集され、副生成物は非鉄金属製錬企業に提供して使用される。
【００７９】
重金属、例えば銅、ニッケルなどは揮発せず、直接鉄液に進入させても、鉄浴の機能の発揮に影響を及ぼさない。
【００８０】
有機固体廃棄物中のカリウム、ナトリウム元素は、溶融鉄浴のガス化過程において、カリウム、ナトリウムの塩化塩、酸化物に変化する。炉ガスに伴って揮発し、温度低下冷却過程で塵埃に進入し、収集後農業の化学肥料の原料としてさらに処理することができる。
【００８１】
より詳細な化学組成、元素における溶融鉄−溶融スラグ浴のガス化による行方について、表１を参照のこと。
【００８２】
【表１】
2022501446.tif 000007
2022501446.tif 000008
【００８３】
溶融鉄浴による有機固体廃棄物の転換は、数種の有機固体廃棄物に適し、さらには有機−無機混合型固体廃棄物に適する。処理および転換することができる固体廃棄物は以下を含むがこれらに限定されない。（１）普通の各種石炭、高硫黄炭、粗悪炭、低品位炭、石炭スライム、ぼた；（２）有機固体廃棄物、有機危険廃棄物；（３）石油工学業界のスラッジ、汚泥、利用することができない固体廃棄物；（４）廃プラスチック、廃ゴムタイヤ；（５）一定の可燃値、すなわち低原子価のＣ、Ｈ元素を含有する混合型廃棄物；（６）バイオマス中の農業穀稈、農業加工の固体廃棄物、サトウモロコシ穀稈；（７）林業加工のおがくず、林業の枝、パーム椰子種殻、その他林業の固体廃棄物；（８）家畜家禽の糞便、漁業牧畜業、養殖業の固体廃棄物；（９）適度に乾燥させた生活ゴミ、ＲＤＦなど；（１０）ＶＯＣを含有する有機ガス；（１１）汚水、処理が難しい廃水が少量混ざった多相有機廃棄物。
【００８４】
図６は、すべての人の生活ゴミ、工業的に排出された有機廃棄物が溶融鉄−溶融スラグ浴によりクリーンエネルギーに変換される全体概要図である。複雑な由来の混合型廃棄物は数回の分類、選別により、回収することができる鉄系金属（磁性／非磁性）、非鉄金属（重金属／軽金属）、ガラス、紙くず、廃プラスチック（ＰＥ／ＰＶＣ／ＰＰ／ＰＳ／ＡＢＳ）を分離し、資源の再生を行う。材料として直接利用することができない残りのものは、数回の破砕、粉砕を経て、機械的な押出脱水、乾燥（ガス化炉から生成される合成ガスの顕熱またはその回収後の蒸気熱を優先的に使用する）を行い、その後粉末噴射タンクに進入させる。その硫黄、塩素、フッ素などの元素の量に基づいて、一定のＣａＯ型スラグ形成剤を配合して、溶融鉄−溶融スラグ浴に吹き込み、同時に、ガス化剤の酸素ガス、予熱した酸素富化空気、水蒸気などを同時に通気し、さらに溶融浴の熱平衡に基づいて、冷却用ガス化剤の水蒸気または霧状水を含むガスを配合する。より多くの状況で二次燃焼の酸化剤である酸素ガスまたは予熱した酸素富化空気を追加で通気し、一定の酸化度の水性ガスに類似した合成ガスを生成する。ＣＨ４、Ｈ２Ｓなどのガスをほとんど含まず、このうち主要有効成分のＣＯ＋Ｈ２はすべての可燃ガスの９９％以上を占める。合成ガスは温度低下、集塵を経て、同時に顕熱を回収して、蒸気を生成し、ガスを次の段階に投入して使用する。
【００８５】
合成ガスは浄化、温度低下の後、熱源として直接燃焼させることができ、例えば鉄冶金における製鉄熱風炉の燃料、取鍋の加熱、金属マグネシウムの還元、金属溶解の燃料、さらに暖房、生活などである。よりよく見られるのは、天然ガスの代用品としてボイラに入れて蒸気または湯を生成すること、さらにガスタービン発電、蒸気タービン発電、またはＩＧＣＣコンバインドサイクル発電である。同時に水蒸気変換により、Ｈ／Ｃ比率を調節し、工業的な水素ガスを製造することも、アンモニアの合成に原料を提供することもできる。
【００８６】
さらなる応用は化学合成である。例えば天然ガスの合成、ガソリン、ディーゼル油、パラフィンオイル、ナフサなどの燃料オイルのＦ−Ｔ合成による製造、またはアルケン、ポリオレフィンの合成、アルコールエーテルなど化学工業製品の合成などである。
【００８７】
溶融鉄浴の転換により、有機物を含有するゴミ、固体廃棄物はＣＯおよびＨ２を豊富に含む合成ガスに転換することができ、さらに水蒸気変換によりＨ／Ｃ比率を調節することができる。下流の拡張製品および応用は以下を含むがこれらに制限されない。（１）燃料ガスの熱エネルギー；（２）蒸気の熱エネルギー；（３）発電；（４）水素ガス；（５）人工天然ガスの合成；（６）ガソリン、ディーゼル油、潤滑油、ナフサなどのフィッシャートロプシュ合成系製品をフィッシャートロプシュ合成する；（７）メタノール、エタノール、エチレングリコール、ジメチルエーテル、さらにアルケン、芳香族炭化水素、ポリオレフィンなど石油工学に元々依存する数種の製品を合成する。
【００８８】
このことから、溶融鉄−溶融スラグの２つの溶融浴により、大多数の有機固体廃棄物、または有機−無機混合型固体廃棄物は、このうちの有機質成分をＣ１合成ガスに効果的に転換することができることがわかる。その原料の由来はスペクトルであり、選択する必要はなく、広く用いられるものである。
【実施例２】
【００８９】
図７、図８、図９を組み合わせて説明する。
【００９０】
液面調節炉（１０１）およびガス化炉（２０１）の底部は、連通管（１０９）を介して通じる。液面調節炉（１０１）の上部は１つの鉄液注入槽（１０６）と通じ、前溶融した温度１２００〜１７００℃の溶融鉄液を鉄液取鍋（１１３）中に装入し、鉄液取鍋（１１３）から溶融鉄液を鉄液注入槽（１０６）中に注入すると、鉄液は液面調節炉（１０１）に流入する。鉄液量が次第に増加するのに伴い、連通管（１０９）中にも鉄液が充満し、液面がガス化炉（２０１）底部まで次第に上昇する。
【００９１】
溶融鉄液を所定量まで注入すると、溶融鉄液に含まれる一部の溶融スラグはそれぞれ液面調節炉（１０１）およびガス化炉（２０１）の溶融鉄浴（３０１）上方まで上昇し、溶融鉄浴（３０１）上に浮いて溶融スラグ浴（３０２）が形成される。適切にガス化炉（２０１）側壁の物質噴射ランス（７０３１）から一部の調製したスラグ物質を吹き込み、同時に液面調節炉（１０１）側壁の液中燃料噴射ランス（１３１）から保護スラグを吹き込み、溶融鉄液を保温する。
【００９２】
このとき液面調節炉（１０１）の内部空間の気圧Ｐ１およびガス化炉の内部空間の気圧Ｐ２は、いずれもその場所の１大気圧であり、液面は同じレベルであり、溶融鉄浴の液面高さは液面調節炉底部に対してｈ１である。このときは準備状態であり、図８に示す通りである。
【００９３】
物質の吹き込みの開始を決定してガス化操作を行うとき、加圧操作を行う。鉄液注入槽（１０６）は密封することができる１つの加圧室（１０２）内部に位置する。加圧室（１０２）の開口部分は鉄液を添加するのに用いられ、鉄液を添加した後、密封蓋（１０５）で密封することができ、内部から数大気圧を超える圧力を受けることができる。加圧吸気口（１０３）から圧縮空気、窒素ガスなどのガスを通気することにより、加圧室（１０２）内の圧力Ｐ１は１大気圧より高くまで上昇し、その圧力は上昇し続ける。鉄液注入槽（１０６）は、炉内の熱量が外に放射されるのを防止する１つの遮蔽板を有することができるが、ガス圧力の伝達を阻止することはない。液面調節炉（１０１）の上方空間の圧力および加圧室（１０２）は、共にＰ１に達するようになり、このときＰ１＞Ｐ２であるため、ガス化炉内の溶融鉄浴（３０１）の液面が上昇し、相応してその上方の溶融スラグ浴（３０２）液面もこれに伴って上昇する。液面が設定した高さに達すると、加圧吸気口（１０３）は加圧を停止し、この圧力を保持する。その後の操作過程において、加圧室（１０２）の内部圧力を監視し、設定値より低いと加圧吸気口（１０３）を開いて加圧操作を行う。設定圧力より高い場合、圧力解放口（１０４）を開いて圧力解放操作を行い、設定圧力を回復させる。
【００９４】
正常なガス化操作のとき、ガス化炉の圧力Ｐ２を０．１３〜０．２０ＭＰａ、相応するＰ１圧力を０．２０〜０．３０ＭＰａに設定することができ、両者の圧力差は２つの炉内の鉄液面の高度差によって決まる。
【００９５】
Ｐ１−Ｐ２＝ρｇ（ｈ３−ｈ２）
式中、ρは溶融鉄液の密度であり、炭素含量が比較的高い溶融鉄液は密度がおよそ６８００〜７０００ｋｇ／Ｍ３である。これによって圧力差が１ａｔｍである場合、２つの炉内の液面の高度差は約１．４〜１．５ｍであると算出することができる。
【００９６】
これは溶融鉄液を基準として計算しており、スラグの密度の影響を考慮する場合、両側のスラグ層の厚さも考慮して、より精確に計算する必要がある。実質的に、ガス化炉（２０１）内のスラグ層は往々にしてより厚いが、ガス化炉（２０１）内のスラグ層がガス化過程で終始発泡化状態にあるため、スラグ層は比較的厚く、実際の密度は通常の静止スラグ層より低い。特に精確でない工程の計算において、２つの部分のスラグ層の静圧力差は省略して計算しなくてよい。
【００９７】
ガス化炉（２０１）内の溶融鉄浴（３０１）および溶融スラグ浴（３０２）の界面は、ガス化炉側壁の物質噴射ランス（７０３１）より一定距離低く設定され、溶融鉄浴（３０１）が物質噴射ランス（７０３１）の下端に液中接触しないことを保証する必要がある。さらに、物質噴射ランス（７０３１）が斜め下に噴出した粉末材料の噴流が、スラグ層を通過して一定深さの溶融鉄浴中に達し、より良好に鉄液に接触し、ガス化または炭素溶解を行うことを保証する必要もある。一般的に、経験的に物質噴射ランス（７０３１）の下端口から静的な溶融鉄−溶融スラグの界面まで２００〜３００ｍｍの距離を有するように設定することができる。
【００９８】
溶融スラグ浴（３０２）に物質噴射ランス（７０３１）、液中酸素ランス（７０３２）を浸漬する前、両者に窒素ガスのような不活性ガスを通して吹き込む。すべての噴射ランスは、溶融浴に浸漬する前に、不活性ガスを予め吹き込むことにより、融液が逆流して凝固し、詰まるのを防止するが、これは１つの基本原則となっている。同様に、液面調節炉（１０１）側壁の液中燃料噴射ランス（１３１）および液中酸素ランス（１３２）も、この原則を徹底する必要がある。
【００９９】
ガス化操作の開始に伴い、溶融スラグ浴（３０２）中に浸漬した物質噴射ランス（７０３１）および液中酸素ランス（７０３２）は動作を開始する。乾燥させ、３ｍｍ以下まで破砕した有機物固体廃棄物粒子を粉末噴射タンク（２１０）中に収容し、バルブを開くと、キャリアガスの窒素ガス噴流に伴って、物質噴射ランス（７０３１）から溶融スラグ中に吹き込まれる。強大なガス噴流の運動エネルギーの作用下で、溶融スラグ浴（３０２）を通過し、溶融鉄浴（３０１）中に吹き込まれる。吹き込まれた有機物固体廃棄物顆粒は、超高温の溶融スラグ浴（３０２）、溶融鉄浴（３０１）に接触し、熱量を瞬間的に吸収し、破裂して分解する。水素元素は水素ガス分子に結合して気泡が上昇し、炭素元素は溶融鉄浴（３０１）中に溶解し、鉄液の炭素含量が上昇する。噴流が溶融スラグを通過して溶融鉄液に達することができることを保証するため、前記物質噴射ランス（７０３１）の噴射口は水平面と斜め下に４０〜６０度の夾角を呈し、噴射口の延長線は溶融鉄浴（３０１）−溶融スラグ浴（３０２）の界面と交わる。交点から溶融鉄浴（３０１）−溶融スラグ浴（３０２）の界面における幾何学的中心までの距離は、溶融鉄浴（３０１）−溶融スラグ浴（３０２）の界面における幾何学的半径の１／２以下である。
【０１００】
これと同時に、液中酸素ランス（７０３２）も準備状態で窒素ガスを噴射して、詰まりを防止する臨時機能から、正式にガス化剤を提供する状態に切り替える。選択することができるガス化剤は、純酸素、予熱した酸素富化空気、酸素富化空気、予熱した空気、空気、さらに上記主要ガス化剤に付加することができる水蒸気、霧状水、二酸化炭素ガスなどである。このうち純酸素がガス化過程および生成されたガス成分に対して最も有利であり、次が予熱した酸素富化空気である。水蒸気、霧状水、二酸化炭素ガスは主要なガス化剤とすることができず、溶融浴が過熱する状況で、溶融浴を冷却する補助ガス化剤として用いることしかできない。
【０１０１】
ここで、液中酸素ランス（７０３２）が吹き込むガス化剤が純酸素であることを例とする。液中酸素ランス（７０３２）は物質噴射ランス（７０３１）と一定の夾角を呈し、垂直に一定の間隔を開け、水平面と一定の傾斜角を保持するように配置される。物質噴射ランス（７０３２）と同心多層スリーブの形態に配置することもできる。
【０１０２】
液中酸素ランス（７０３２）が純酸素の噴流を溶融スラグ浴（３０２）中に通気し、スラグ中に混ざり合った鉄液滴と作用することに伴って、ＦｅＯが生成され、スラグ中にも、鉄液中にも溶解し、酸素原子を放出する。鉄中の溶解炭素と炭素酸素反応が生じ、その速度は固体炭素顆粒および酸素ガス分子の反応速度より１〜２オーダーで速い。大量のＣＯ気泡が生成され、Ｈ２気泡と共に、溶融鉄浴（３０１）上部および溶融スラグ浴（３０２）全体をかき混ぜ、「涌泉」のような中心から周囲に広がる状態を形成する。ＣＯおよびＨ２を主とした炉ガスを形成し、溶融浴から放出されて上に流動し、一部の溶融スラグ、溶融鉄の微粒を機械的に持ち込む。
【０１０３】
有機固体廃棄物中に一定の無機物である灰分を含有し、ゴミなど混合固体廃棄物もガス化することができない無機物を含有し、これら無機物は溶融スラグ浴（３０２）中に進入して、溶融スラグの一部分となる。炉装入物を吹き込んでガス化する過程が絶えず行われるのに伴い、溶融スラグ浴（３０２）の量は増加し続け、さらに溶融スラグ浴（３０２）は炉ガスの撹拌下で、終始比較的激しい発泡状態にあり、体積が膨張する。総量および膨張率により溶融スラグ浴（３０２）の高さが排滓熱交換直立炉（４０１）およびガス化炉（２０１）の接続部分の堰を超えるとき、一部の溶融スラグが排滓熱交換直立炉（４０１）に流出し、固体状態の熱スラグ（４１０）に凝固する。排滓熱交換直立炉（４０１）の内面に、下から上に相次いで排出されたスラグが収容される。最下部の冷スラグ（４１１）の温度は低く、１００〜１５０℃しかなく、最上部の温度は高く、流出したばかりの熱スラグ（４１０）の温度は１４００〜１５００℃に達する。熱交換媒体は冷却済み合成ガス（９０２）であるか、または一定の空気を混合する。加圧後、排滓熱交換直立炉（４０１）の底部から通気し、熱スラグの顕熱を吸収すると、熱戻り合成ガス（９０３）となり、排滓熱交換直立炉（４０１）の上部からガス化炉の自由空間（３０３）に進入する。これは、固定床の気固熱交換器に類似する。
【０１０４】
ガスにより熱交換され、温度が低下したスラグは、排滓熱交換直立炉（４０１）の下方のスラグロックバルブ（４０３）を経過し、冷却済み合成ガス（９０２）の圧力に影響を及ぼさない前提で、下方の冷スラグ密封升（４０２）に定期的に排出、蓄積される。冷スラグ密封升（４０２）下方のバルブを介して、定期的にスラグをスラグ運搬設備（４２０）に排出して運び、専門のスラグ処理場で後処理を行う。無機物は性質および環境の安全に基づいて、鉄および鉄酸化物の回収、無機塩の回収または処置、建築材料としての利用、無害化処置などを行う。
【０１０５】
新しい合成ガス（９０１）は溶融浴から放出され、温度は１４００〜１５００℃に達し、さらに一定量の固液相の異物を伴い、上に流動して、熱戻り合成ガス（９０３）と混合される。熱戻り合成ガス（９０３）の温度は新しい合成ガス（９０１）より顕著に低いため、全体の炉ガス温度はやや低下する。同時に、ガス化炉の自由空間（３０３）の直径は、排滓熱交換直立炉（４０１）部分の直径を含んでおり、ガス化炉の自由空間（３０３）領域の直径は顕著に増大する。炉ガスの流動速度は低下し、運動量は小さくなり、一部の塵埃、液滴は側壁で下に落ちる。ガス化炉の自由空間（３０３）の側壁および頂部に、一定程度で炉ガスの熱量を吸収することができる気化冷却煙道（５０１）が配置され、これにより炉ガスの温度はさらに低下し、速度は低くなり、含塵量はさらに低下する。
【０１０６】
炉ガスが集塵および廃熱ボイラ（５０２）に進入するとき、温度はすでに８００〜１１００℃まで低下している可能性がある。典型的に１０００℃より低いと、直接サイクロン集塵を行い、一部の大きい顆粒の塵滓を排除する。その後廃熱ボイラで熱交換し、過熱蒸気を生成し、炉ガスは２００℃以下までさらに温度低下する。その後布袋、静電気などによる高度集塵を行い、集塵後のガスを燃料ガスタンクに進入させる。次の段階の高度な加工または利用に便利であり、あるいは直接下流の化学合成、クリーン燃焼に供給して使用する。
【０１０７】
ガス化は一定期間の作業を行った後、液面調節炉（１０１）およびその加圧室（１０２）内部のガス圧力Ｐ１を調節することにより、ガス化操作を便利、柔軟に停止して、メンテナンスまたは待機状態に入ることができ、つまり図８に示す準備状態である。具体的な方法は、圧力解放口（１０４）を開き、加圧室（１０２）内部の圧力Ｐ１が常圧になるまで解放する。このとき、液面調節炉（１０１）上方の圧力は１ａｔｍに回復し、これにより液面調節炉（１０１）内部の溶融スラグ、鉄液の液面が上昇し、相応して、ガス化炉（２０１）内部の溶融鉄浴（３０１）、溶融スラグ浴（３０２）の液面が低下する。物質噴射ランス（７０３１）、液中酸素ランス（７０３２）は接触した状態から離脱し、物質噴射ランス（７０３１）および液中酸素ランス（７０３２）は自由空間中に露出し、取り出してオフラインでメンテナンスする、または直接交換するのに便利である。古い物質噴射ランス（７０３１）、液中酸素ランス（７０３２）を取り出すのと同時に、相応する偽のランス模型に交換することができ、噴射ランスの口がくっつくことはない。
【０１０８】
メンテナンスまたは準備段階で、炉内ライニングの熱吹付操作、つまりスラグ飛散を行うこともできる。スラグ飛散の前に、図８に示す準備状態に入った後、既存の物質噴射ランス（７０３１）でスラグ調質剤を溶融鉄浴（３０２）に吹き込む。スラグ調質剤は往々にしてか焼したドロマイト顆粒、マグネサイト、またはその他のＭｇＯを豊富に含む無機材料、さらに酸化アルミニウム、酸化クロムを豊富に含む、考えられるその他の鉱物または耐火材料の原料であり、これによりスラグの融点、粘度、流動性は一定の要求に符合する。吹き込み完了後、物質噴射ランス（７０３１）、液中酸素ランス（７０３２）を取り除き、さらに既存の噴射ランスを挿入する位置に、外形が噴射ランスと一致する偽のランス模型を配置し、噴射ランスの取付口をふさぐ。スラグ調質の完了後、超音速噴流噴射ランス（７０６）を起動して、窒素ガスを通し、超音速噴流噴射ランス（７０６）の位置を上下に運動させて、超音速噴流で下向きに吹き込む。ガス化炉（２０１）底部の溶融スラグを飛散させると、側壁に飛び散り、大部分が側壁に付着する。温度の低下に伴い、炉内ライニングの耐火材料の一部分に結合し、炉壁を良好に補修、保護する。
【０１０９】
超音速噴流噴射ランス（７０６）はガス化操作のとき、比較的高い位置まで上昇させて遊ばせておくことも、酸素富化空気、酸素ガス、予熱した酸素富化空気を吹き込んで、炉ガスを一定程度に二次燃焼し、溶融スラグを介して下に熱量を伝達させることもできる。
【０１１０】
図８に示すメンテナンスおよび準備状態で、液面調節炉（１０１）内のスラグ層に液面調節炉（１０１）側壁の液中燃料噴射ランス（１３１）および液中酸素ランス（１３２）を浸漬させて、一定の燃料、ガス化物質を吹き込むことができ、液面調節炉（１０１）内の溶融浴に対して熱補償を行う。具体的な操作は、ガス化炉（２０１）内の炭素酸素反応および二次燃焼に類似する。異なるのは、液面調節炉（１０１）内のスラグ液の熱補償では、液中燃料噴射ランス（１３１）および液中酸素ランス（１３２）が完全な二次燃焼を行う必要があり、熱量を最大限に溶融浴内に留め、ガス生成の目的を有さないことである。
【０１１１】
長時間の生産停止または大修理のために徹底的に炉を停止する必要がある場合、図８に示すメンテナンス状態で、開口閉口機を用いて液面調節炉（１０１）下方の出銑口（１０７）を開く。この中のすべての鉄液はスラグ液と共に放出され、鉄液を小さな塊状に鋳造し、次回の火入れで前溶融してから使用するのを便利にする。
【０１１２】
採用する鋳鉄塊の前溶融手段は、その他のアーク炉、誘導溶融炉、石炭酸素またはコークスを燃料とした溶鉱炉があり、または液面調節炉（１０１）中に塊状鋳鉄を直接装入し、液中燃料噴射ランス（１３１）、液中酸素ランス（１３２）で燃料を吹き込み、溶融を行う。類似のテルミット法を採用し、液面調節炉（１０１）中で化学熱により溶融することもできる。テルミット法で生成される酸化アルミニウムは、直接溶融スラグ浴（３０２）中に進入する。
【実施例３】
【０１１３】
液面調節炉（１０１）内の高さ６０００ｍｍ、内径３５００ｍｍ、ガス化炉（２０１）内の高さ９０００ｍｍ、内径平均４０００ｍｍである。連通管（１０９）の内径６００ｍｍであり、液面調節炉（１０１）に近い部分は偏平状断面に変化する。連通管（１０９）および液面調節炉（１０１）の接続部分のポート高さは３００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、軸線長さ３０００ｍｍであり、ガス化炉（２０１）の底面高さは液面調節炉（１０１）の底面より２１００ｍｍ高い。
【０１１４】
前溶融した液体溶融鉄は１４３トン、炭素含量３〜５ｗｔ％であり、熱を液面調節炉（１０１）に加えて、連通管（１０９）に充填すると、ガス化炉（２０１）底面のレベルに到達する。液面調節炉（１０１）内の溶融鉄液面の高さｈ１は２１００ｍｍである。
【０１１５】
液面調節炉（１０１）にある加圧室（１０２）内の圧力Ｐ１を絶対圧力０．２８ＭＰａに調節し、同時にガス化炉の自由空間（３０３）の圧力Ｐ２を絶対圧力０．１３ＭＰａに維持すると、両者の差は０．１５ＭＰａ、液面の高度差ｈ３−ｈ２はおよそ１７５０ｍｍである。これにより液面調節炉（１０１）内の溶融鉄液面高さｈ２は８５０ｍｍに低下し、ガス化炉（２０１）内の高さは０から９００ｍｍまで上昇し、液面調節炉（１０１）底面に対する相対高さｈ３は３０００ｍｍである。連通管（１０９）内の溶融鉄液を含まなければ、ガス化炉（２０１）内の高さ９００ｍｍ、直径４０００ｍｍの溶融鉄液の質量は約８０トンである。液面調節炉（１０１）内の残留した溶融鉄液は５７トンであり、連通管（１０９）内に滞留する溶融鉄液はおよそ６トンである。
【０１１６】
側壁の物質噴射ランス（７０３１）および液中酸素ランス（７０３２）の取付を便利にするため、ガス化炉（２０１）の片側の壁に１つの曲げ部分を有し、図７に示す通りである。これにより物質噴射ランス（７０３１）および液中酸素ランス（７０３２）は、より急な角度で溶融浴中に挿入することができる。物質噴射ランス（７０３１）は水平面と５０度の角度を呈し、炉壁からガス化炉（２０１）内に挿入され、下端からガス化炉（２０１）底面まで１１００ｍｍである。液中酸素ランス（７０３２）は水平面と４０度の角度を呈し、炉壁からガス化炉（２０１）内に挿入され、下端からガス化炉（２０１）底面まで１１５０ｍｍである。物質噴射ランス（７０３１）および液中酸素ランス（７０３２）は、地面への投影で４５度の夾角を呈する。
【０１１７】
ガス化炉（２０１）中の溶融鉄浴（３０１）上方におけるスラグ液の厚さは４００〜５００ｍｍ、スラグ流出口から底面までの距離は２０００ｍｍである。排滓熱交換直立炉（４０１）の内径は２０００ｍｍ、内部高さは４０００ｍｍであり、下部の吸気口は２００℃まで冷却させた冷却済み合成ガス（９０２）を導入する。冷却済み合成ガス（９０２）の量は新しく生成されたガス量の２０〜４０％であり、熱スラグ（４１０）と熱交換した後、熱戻り合成ガス（９０３）を形成する。新しい合成ガス（９０１）と混合され、新しい合成ガス（９０１）の温度低下に用いられる。
【０１１８】
気化冷却煙道（５０１）の垂直部分の高さは６０００ｍｍ、内径６０００ｍｍであり、頂部に至った後、水平部分または傾斜部分に転換し、水平または傾斜部分の冷却煙道の内径は３０００ｍｍ、長さは１０メートルである。超音速噴流噴射ランス（７０６）は気化冷却煙道（５０１）頂部を通過して炉内に進入し、酸素ガス、窒素ガス、予熱した酸素富化空気を切り替えて噴射することができる。
【０１１９】
物質噴射ランス（７０３１）は３ｍｍ以下の物質を１０〜２０ｔ／ｈｒで吹き込み、０．７〜１．０ＭＰａの圧縮窒素ガスをキャリアガスとして吹き込むことができ、キャリアガスの流量は１１００ＮＭ３／ｈｒである。液中酸素ランス（７０３２）は超音速噴流を採用して吹き込むか、または普通のブローパイプであり、圧力は０．８〜１．２ＭＰａ、マッハ１．５〜２．０、流量は１５０００ＮＭ３／ｈｒに達することができる。超音速噴流噴射ランス（７０６）は酸素富化空気、１２００℃まで予熱した酸素富化空気、常温の工業的純酸素などを吹き込むことができ、一定程度の二次燃焼を行い、スラグの熱補償を行う。超音速噴流噴射ランス（７０６）は準備状態で窒素ガスに切り換え、大流量で調質後のスラグを飛散する。典型的な可燃有機物が物質１トン当たりに生成する合成ガスＣＯおよびＨ２の体積は１０００〜２０００ＮＭ３／ｔである。
【実施例４】
【０１２０】
高硫黄炭をガス化する。純酸素をガス化剤とし、上記実施例２の装置を採用して吹き込みガス化を行う。高硫黄炭の主な工業分析、元素分析および発熱量は以下の通りである。
【０１２１】
【表２】
2022501446.tif 000009
【０１２２】
燃料の炭素含量が高いため、溶融浴の過熱を防止するため、水蒸気混合純酸素を採用してガス化を行い、水蒸気はガス化剤の体積比で２２％を占める。
【０１２３】
合成した燃料ガスの成分のＣＯ体積比率は８１％、Ｈ２体積比率は１９％、発熱量は１２．７ＭＪ／ＮＭ、ガス生成量は１８６０ＮＭ３／燃料１ｔ、最初の石炭ガス温度は１５００℃である。燃料１トン当たり、合成ガスを生成して温度を低下させ、予熱を回収して、１．２ＭＰａの蒸気が３トン生成され、炭素原子の転換率９９％、冷ガス効率は７８％である。
【０１２４】
石炭ガスの硫黄含量を２０〜３０ｐｐｍまで低下させることができるというのは、後続の燃焼が過剰空気率の状況で、特に脱硫を行わなくてよい、または脱硫の役割が大きく減少することを意味する。いくらか熱い石炭ガスの塵埃含量は比較的高く、１０〜５０ｇ／Ｍ３に達し、温度低下、集塵により１０ｍｇ／Ｍ３の含塵率に達することができる。
【実施例５】
【０１２５】
無害化、減量化、資源化、エネルギー化処理した危険廃棄物中の医療危険廃棄物、シアン含有危険廃棄物、廃鉱物油、医薬農薬などの危険固体廃棄物、有機残渣、塗料廃棄物などは、物理的形態の破砕処置を経て、鉄浴に吹き込まれ、ガス生成反応を行い、ＣＯ＋Ｈ２を主とした合成ガスが得られる。有機物は良好に転換され、無機物はスラグ中に進入し、硫黄含有レベル、ハロゲン含有レベルに基づいて石灰またはケイ酸塩、ホウ酸塩を吹き込んで、ガラス固化を行い、減量化、無害化を実現している。この過程で、高濃度ＶＯＣを含有する被処理ガスを上記固体物質または液体可燃物を吹き込むキャリアガスとして使用することができ、これによりＶＯＣは同時に２つの溶融浴で確実に処理される。
【実施例６】
【０１２６】
混合型廃プラスチックを処理および転換する。混合型廃プラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリアクリロニトリル、ポリウレタンなど数種のプラスチックを含む混合物であり、発熱量は３５ＭＪ／ｋｇ、塩素含量はおよそ８％である。３ｍｍより小さい粒子にし、窒素ガスをキャリアガスとして、上記実施例の２つの溶融浴中に吹き込む。溶融鉄−溶融スラグ浴の温度を１２００〜１４００℃に保持し、１時間ごとの吹き込み量は１０〜１５トンであり、同時にガス化剤である純酸素を通気する。ＣａＣｌ２の化学的に測定した比率に基づいて、過剰量の石灰を配合して塩素を吸収する。１トンの廃プラスチックから転換される合成ガスは２２００ＮＭ３であり、主要成分ＣＯの含量は４８％、Ｈ２ガスの体積含量は４８％、窒素ガスの比率は３％、発熱量は１２ＭＪ／ＮＭ３である。塩素元素の９０％はＣａＣｌ２でスラグ中に進入し、残りの塩化物は排煙に伴って集塵システムに進入する。温度低下集塵システムは石灰脱硫に類似したシステムにより、排煙中の残りの塩素をさらに回収する。炉ガスの温度低下、冷却、熱交換を行い、廃プラスチック１トン当たり、蒸気３トンを副産する。
【実施例７】
【０１２７】
廃ゴムタイヤを処理および転換する。廃ゴムタイヤは、ゴム、カーボンブラック、硫黄、酸化亜鉛およびスチールワイヤなどを含有する。上記組成は溶融鉄−溶融スラグ浴のガス化工程において、良好に処理および回収することができる。廃タイヤは機械、冷凍破砕を経て、溶融鉄−溶融スラグの２つの溶融浴中に吹き込まれ、酸素ガスまたは酸素富化空気でガス化される。ゴム、カーボンブラックは炭素および炭化水素化合物として、合成ガスに徹底的にガス化される。硫黄は鉄液に吸収され、さらには吹き込む添加剤の石灰、石灰石中のＣａＯに吸収され、ＣａＳとなりスラグ中に進入して排出される。ＺｎＯはタイヤの充填材とされ、鉄浴中で鉄液中の炭素により還元される。ＺｎＯは弱還元剤、ガス化剤として、酸素を提供して鉄液の溶解炭素のガス化に関与している。金属亜鉛の蒸気を生成し、炉ガスに伴って溶融浴から放出され、温度低下後、大部分が回収され、金属亜鉛となる。少量のＺｎ蒸気は新たにＺｎＯに酸化され、塵埃中に進入する。スチールワイヤは直接鉄浴に進入し、鉄液の一部として補充される。
【実施例８】
【０１２８】
含水率が比較的高い複雑な汚泥、残渣、および少量の汚水、廃水が、乾燥後処理するのに適さないとき、廃プラスチック、廃ゴムタイヤ、高発熱量の危険廃棄物などを混合し、熱平衡を計算した後、２つの溶融浴に吹き込んで無害化、減量化処理を行う。汚水をガス化剤として使用し、酸素ガス、予熱した酸素富化空気を吹き込むことにより、比較的高い二次燃焼率を得て溶融浴を熱平衡させ、一定のＨ２およびＣＯ可燃ガスを含有する合成ガスを生成する。無機物は溶融スラグに転換して排出される。
【実施例９】
【０１２９】
バイオマス穀稈を処理および転換する。普通の穀稈、サトウモロコシ穀稈、林業の加工廃棄物、林業の枝、家畜家禽の糞便などを含むが、これらに制限されない。上記バイオマスはまず簡単に自然に積み上げて乾燥させるか、機械的に押し出して、一部の水分を除去する。その後、高度に破砕および乾燥させるが、採用する熱源はガス化炉の顕熱回収装置で回収した熱蒸気であり、原料の水分を乾燥させることにより、バイオマスの含水率はさらに低下し、その後ガス化炉の２つの溶融浴に吹き込んでガス化する。比較的高い二次燃焼率を採用して溶融浴の熱平衡を保証し、得られる合成ガス量は８８０ＮＭ３／原料１ｔである。アンモニア態窒素を含む有機物は鉄浴によりＮ２に転換され、無害化して大気に放出される。リン含有物質は最終的にスラグ中でリン酸カルシウムになり、農業の土壌廃棄物として使用することができる。
【実施例１０】
【０１３０】
複雑な由来の生活ゴミを処理および転換する。いかなる分類もされていない混合ゴミを予備的破砕、分類選別し、直接回収利用することができる金属、紙類、ガラス、プラスチックを分離した後、押出脱水、熱乾燥による蒸発脱水を行う。合成ガスおよび混合ガスにおける物理的顕熱を回収して得られる蒸気で発電し、さらに合成ガスの顕熱を回収した蒸気で原料を乾燥脱水させ、乾燥後にさらに破砕、粉砕し、粉末噴射タンクに収容する。その塩素含有レベルに基づいて、化学的に過剰量のＣａＯ顆粒をその他の粉末噴射設備中に用意し、キャリアガスである窒素ガスの気流輸送下で、溶融鉄−溶融スラグ浴中に進入させる。１２００℃まで予熱し、酸素４５％を含む酸素富化空気をガス化剤として吹き込み、２つの溶融浴でガス生成する。最終的に得られた合成ガス量は８２０ＮＭ３／物質１ｔである。
【０１３１】
まとめ：上記実施例により、本装置および方法は、一定の発熱量を有するすべての有機物固体廃棄物の処理、および資源化、無害化、減量化、エネルギー化の利用にほとんど適していることがわかる。混合された複雑な受入材料中の有機物は徹底的に利用され、クリーンな合成ガスに転換され、無機物は溶融スラグにより転換されるか、または部分的に回収利用される。従来の比較的低い温度で処理するのが難しい物質ほど、本装置および方法の超高温、２つの溶融浴を用いた液中転換の利点は明らかである。本装置および方法を採用すると、いかなる有機物も処理が難しい苦境がほとんど存在せず、有機物自体およびその処理過程に生じる二次汚染も存在せず、有機物の処理過程におけるその他の害毒もない。たとえ無機物でもスラグのアルカリ度の調節、または石灰化、またはガラス化により、一定程度で確実に処理することができる。より重要なことは、発熱量を有する有機物を一般的なＣ１燃料ガスに転換させ、理想的な二次エネルギーであるだけでなく、より多く、より幅広い化学製品を合成する原料でもあることである。
【符号の説明】
【０１３２】
１０１  液面調節炉
１０２  加圧室
１０３  加圧吸気口
１０４  圧力解放口
１０５  密封蓋
１０６  鉄液注入槽
１０７  出銑口
１０９  連通管
１１３  鉄液取鍋
１３１  液中燃料噴射ランス
１３２  液中噴射ランス
２０１  ガス化炉
２１０  粉末噴射タンク
３０１  溶融鉄浴
３０２  溶融スラグ浴
３０３  ガス化炉の自由空間
４０１  排滓熱交換直立炉
４０２  冷スラグ密封升
４０３  スラグロックバルブ
４１０  熱スラグ
４１１  冷スラグ
４２０  スラグ輸送設備
５０１  気化冷却煙道
５０２  集塵および廃熱ボイラ
７０３１  物質噴射ランス
７０３２  液中酸素ランス
９０１  新しい合成ガス
９０２  冷却済み合成ガス
９０３  熱戻り合成ガス
Ｐ１  液面調節炉内部空間の気圧
Ｐ２  ガス化炉内部空間の気圧
ｈ１  初期およびメンテナンス状態における液面調節炉底部に対する溶融鉄浴の液面高さ
ｈ２  ガス化状態における液面調節炉内の溶融鉄浴の液面高さ
ｈ３  ガス化状態における液面調節炉底部に対するガス化炉内の溶融鉄浴の液面高さ
【図１】
2022501446.tif 000010
【図２】
2022501446.tif 000011
【図３】
2022501446.tif 000012
【図４】
2022501446.tif 000013
【図５】
2022501446.tif 000014
【図６】
2022501446.tif 000015
【図７】
2022501446.tif 000016
【図８】
2022501446.tif 000017
【図９】
2022501446.tif 000018
【国際調査報告】
2022501446.tif 000019
2022501446.tif 000020
2022501446.tif 000021
2022501446.tif 000022