(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰分を含む熱分解残査を投入する溶融ガス化部と、灰分を含まない熱分解ガス及び熱分解オイルを投入するガス改質部とを備え、このガス改質部から可燃ガスを取り出す構造の廃棄物のガス化処理装置であって、溶融ガス化部で発生したガスのガス改質部への供給口を、ガス改質部への熱分解ガス、熱分解オイル及び酸素の投入位置よりも後段側に設置して、そのガス改質部には、熱分解ガス、熱分解オイル、酸素が供給される熱分解ガス改質ゾーンと、それに続いて、溶融ガス化部で発生したガスが供給され、前記熱分解ガス改質ゾーンで得られたガスからＣＯとＨ2を生成するカーボンガス化ゾーンとを形成するようにしたことを特徴とする廃棄物のガス化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物を熱処理して灰分を溶融スラグ化するとともに、有機分を可燃ガスとして回収することができる廃棄物のガス化処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物の処理法としては、従来は焼却処理法が一般的であったが、最近では廃棄物を熱分解炉で加熱して、灰分を含む熱分解残査と灰分を含まない熱分解ガス及び熱分解オイルとに分解し、灰分を溶融スラグ化するとともに、有機分を可燃ガスとして回収する方法が注目されている。このための廃棄物のガス化処理装置の一例が、特開平１１−２９４７２６号公報に記載されている。
【０００３】
この公報に記載の従来技術の概要は図３に示すとおりであって、上部にガス改質部１、下部に溶融ガス化部２を設けたものである。この装置では灰分を含む熱分解残査を下部の溶融ガス化部２に投入して灰分を溶融スラグ化するとともに、有機分をガス化させて上方のガス改質部１の下部から投入する。また、灰分を含まない熱分解ガス及び熱分解オイルは上方の溶融ガス化部２に直接投入され、改質される。
【０００４】
このような構造の従来のガス処理装置では、ガス改質部１の滞留時間をＹ、溶融ガス化部２の滞留時間をＸとすると、溶融ガス化部２に投入される熱分解残査は、ガス改質部１の上端から可燃ガスとして排出されるまでにＸ+Ｙの滞留時間を有する一方、ガス改質部１に直接投入される熱分解ガス及び熱分解オイルの滞留時間はＹとなる。
【０００５】
このように従来装置では、熱分解残査の反応時間（滞留時間）は熱分解ガス及び熱分解オイルの反応時間（滞留時間）よりも必ずガス改質部１の滞留時間Ｙ分だけ大きくなってしまい、熱分解残査は反応に必要な時間以上の滞留時間を余儀なくされる。このためガス改質部１が大型化し、従って炉壁からの放熱による熱損失も大きくなっていた。
【０００６】
またガス改質部１は、熱分解ガス及び熱分解オイルを酸素と反応させＨ2，ＣＯを主成分とする可燃ガスに改質する必要があるが、Ｈ2，ＣＯは熱分解ガスや熱分解オイルよりも酸素との反応性が高いため、ガス改質部１に供給した酸素が溶融ガス化部２で発生したＨ2，ＣＯと反応してしまい、効率良く熱分解ガスや熱分解オイルを可燃ガスに改質できなくなるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、熱損失が少なく、廃棄物中の有機分を可燃ガスとして効率良く回収することができる廃棄物のガス化処理装置を提供するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、灰分を含む熱分解残査を投入する溶融ガス化部と、灰分を含まない熱分解ガス及び熱分解オイルを投入するガス改質部とを備え、このガス改質部から可燃ガスを取り出す構造の廃棄物のガス化処理装置であって、溶融ガス化部で発生したガスのガス改質部への供給口を、ガス改質部への熱分解ガス、熱分解オイル及び酸素の投入位置よりも後段側に設置して、そのガス改質部には、熱分解ガス、熱分解オイル、酸素が供給される熱分解ガス改質ゾーンと、それに続いて、溶融ガス化部で発生したガスが供給され、前記熱分解ガス改質ゾーンで得られたガスからＣＯとＨ2を生成するカーボンガス化ゾーンとを形成するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、溶融ガス化部の大きさと熱分解ガス改質ゾーンの大きさとを適切に設定することによって、熱分解残査と、熱分解ガスや熱分解オイルのそれぞれを、ガス改質に必要な最適滞留時間に設定することが可能となる。その理由については、以下の実施形態により詳細に説明する。その結果、ガス改質部に供給した酸素が溶融ガス化部で発生したＨ2，ＣＯと先に反応してしまうことがなくなり、効率良く熱分解ガスや熱分解オイルを可燃ガスに改質することができるとともに、ガス改質部を従来よりも小型化して熱損失を減少させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１の実施形態において、１１は反応温度が１５００℃前後に保たれた溶融ガス化部、１２は反応温度が１２００℃前後に保たれた縦長のガス改質部である。溶融ガス化部１１は灰分を含む熱分解残査を酸素とともに投入する部分であり、灰分は熱分解残査中のカーボンの燃焼により生じる高温で溶融スラグとなって下部のスラグ排出口１３から排出される。また、熱分解残査から発生したガスは溶融ガス化部１１の下部とガス改質部１２の下方部とを連結する連結部１４を通り、供給口１５からガス改質部１２に供給される。本発明では、この供給口１５の位置を、ガス改質部１２への熱分解ガス、熱分解オイル及び酸素の投入位置１６よりも後段側としてある。
【００１１】
この結果、本発明によればガス改質部１２の下部を熱分解ガス、熱分解オイル、酸素が供給される熱分解ガス改質ゾーン１７とし、その上方を溶融ガス化部１１で発生したガスが供給されるカーボンガス化ゾーン１８とすることができる。
【００１２】
そこで、溶融ガス化部１１の滞留時間をＸとし、熱分解ガス改質ゾーン１７の滞留時間をＡとし、カーボンガス化ゾーン１８の滞留時間をＢとすると、熱分解ガスや熱分解オイルは熱分解ガス改質ゾーン１７に投入されるのでその滞留時間は、熱分解ガス改質ゾーン１７の滞留時間Ａと、カーボンガス化ゾーン１８の滞留時間Ｂとの和Ａ+Ｂになる。一方、熱分解残査は溶融ガス化部１１に投入されるのでその滞留時間は、溶融ガス化部１１の滞留時間Ｘとカーボンガス化ゾーン１８の滞留時間Ｂとの和Ｘ+Ｂになる。
【００１３】
このため、溶融ガス化部１１の大きさと熱分解ガス改質ゾーン１７の大きさとを適切に設定することによって、Ａ+ＢとＸ+Ｂの関係を調節し、熱分解残査と熱分解ガスや熱分解オイルのそれぞれを、ガス改質に必要な最適滞留時間に設定することが可能となる。
【００１４】
また、供給口１５の下方に熱分解ガス改質ゾーン１７を設けて熱分解ガスと熱分解オイルを酸素と反応させるようにしたので、酸素が溶融ガス化部１１で発生したＨ2，ＣＯ（前記したようにこれらは熱分解ガスや熱分解オイルよりも酸素との反応性が高い）と反応せずに確実に熱分解ガスや熱分解オイルと反応するようになり、効率よく可燃ガスへの改質ができる。
【００１５】
なお、本発明の装置内部で進む反応は下記の通りである。
・熱分解残査→  溶融スラグ（灰分）+Ｃ（有機分）   ……▲１▼
・Ｃ+Ｏ2 ＝ＣＯ2                             ……▲２▼
・Ｃ+ＣＯ2 ＝２ＣＯ                               ……▲３▼
・Ｃ+Ｈ2Ｏ ＝Ｈ2+ＣＯ                             ……▲４▼
・ＣｘＨｙ+（ｘ+ｙ/４）Ｏ2＝ｘＣＯ2+ｙ/２・Ｈ2Ｏ   ……▲５▼
・ＣｘＨｙ+ｘＨ2Ｏ＝（ｘ+ｙ/2）Ｈ2+ｘＣＯ         ……▲６▼
なお、下式中のＣｘＨｙは熱分解ガスと熱分解オイルである。
【００１６】
溶融ガス化部１１では上記の▲１▼〜▲４▼の反応が進み、 熱分解ガス改質ゾーン１７では▲５▼、▲６▼の反応が進み、カーボンガス化ゾーン１８では▲３▼、▲４▼の反応が進む。▲３▼、▲４▼の反応は溶融ガス化部１１でも進行するが、主にカーボンガス化ゾーン１８で行なわれる。なお溶融ガス化部１１の熱源は熱分解残査中のカーボンと酸素との▲２▼の反応による燃焼熱であり、ガス改質部１２の熱源は熱分解ガスと酸素との▲５▼の反応による燃焼熱と、溶融ガス化部１１からのガス顕熱である。
【００１７】
以上に説明した第１の実施形態では、可燃ガスをガス改質部１２の上部から取り出す構造であったが、図２に示す第２の実施形態においては、ガス改質部１２内で熱分解改質ゾーン１７が上方に、カーボンガス化ゾーン１８が下方に設置されており、改質された可燃ガスをガス改質部１２の下端から取り出す構造となっている。この第２の実施形態でも、溶融ガス化部１１で発生したガスのガス改質部１２への供給口１５を、ガス改質部１２への熱分解ガス、熱分解オイル及び酸素の投入位置１６よりも後段側すなわち可燃ガスの出口側に設置することにより、上記と同じ効果を得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の廃棄物のガス化処理装置によれば、溶融ガス化部で発生したガスのガス改質部への供給口を、ガス改質部への熱分解ガス、熱分解オイル及び酸素の投入位置よりも後段側に設置したため、溶融ガス化部の大きさと熱分解ガス改質ゾーンの大きさとを適切に設定することによって、熱分解残査と、熱分解ガスや熱分解オイルのそれぞれを、ガス改質に必要な最適滞留時間に設定することが可能となる。また、熱分解ガス改質ゾーンには溶融ガス化部で発生したガスは投入されないため、その分だけガス改質部を従来よりも小型化して、熱損失を減少させることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す概略的な断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す概略的な断面図である。
【図３】従来例を示す概略的な断面図である。
【符号の説明】
１  ガス改質部、２  溶融ガス化部、１１  溶融ガス化部、１２  ガス改質部、１３  スラグ排出口、１４  連結部、１５  供給口、１６  熱分解ガス、熱分解オイル及び酸素の投入位置、１７  熱分解ガス改質ゾーン、１８  カーボンガス化ゾーン
【図１】
0003942389.tif 000002
【図２】
0003942389.tif 000003
【図３】
0003942389.tif 000004