(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不燃性物質を含む粒子と可燃性炭素質粒子とを浮遊状態で含有する可燃性気体を内部で旋回させながら部分燃焼させて水素ガスと一酸化炭素ガスを含むガスを生成させるための、側面壁に該可燃性気体の導入口を備え、そして軸位置の周囲に形成された開口部に向かって側面壁から下降する円錐状の底部を備えた円筒状燃焼室；該開口部から下側に向かって延びるスロート部；該スロート部の下側に備えられた不燃性物質分離室；そして該不燃性物質分離室に備えられた生成ガス取り出し口からなる高温ガス化炉であって、
該円筒状燃焼室の底部表面が、平坦な表面領域と、開口部から側面壁に向かって放射状に延び、側面壁に接触する先端部においても突起形状を維持している突起部とから構成されていることを特徴とする高温ガス化炉。
【請求項２】
前記底部表面の突起部が開口部周縁を超えて内側に突出するように延びていることを特徴とする請求項１に記載の高温ガス化炉。
【請求項３】
前記底部表面の突起部の断面が三角形、矩形または半円形もしくはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の高温ガス化炉。
【請求項４】
前記突起部が底部表面に複数個形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれかの項に記載の高温ガス化炉。
【請求項５】
前記複数個の突起部が底部表面の円周に沿って等間隔に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の高温ガス化炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性廃棄物を低温にて部分燃焼（不完全燃焼）させて生成した不燃性物質を含む粒子と可燃性炭素質粒子とを浮遊状態で含有する可燃性気体を、旋回させながら高温にて部分燃焼させるガス化システムに好適に用いることができる高温ガス化炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミ、下水汚泥、廃プラスチック、バイオマス廃棄物、シュレッダダスト、及び廃油に代表される可燃性廃棄物は、現状としては再利用されるものはごく僅かであって、未処理のまま埋め立て処分されているものもあるが、一般的には、焼却処理によって減容化と無害化がなされて最終処分場に堆積される。
【０００３】
従来より、可燃性廃棄物の焼却処理には、ストーカ炉や流動層炉が用いられている。しかし、ストーカ炉や流動層炉は可燃性廃棄物を完全に焼却処理するには大量の空気を要するため排ガス量も多くなる。また、可燃性廃棄物に含まれている金属も可燃性廃棄物の焼却処理と同時に酸化されるので、可燃性廃棄物に含まれている金属を再利用することが難しいという問題がある。さらに、可燃性廃棄物の焼却処理後の不燃性物質（灰分）の減容化を目的として、溶融設備等を上記の焼却処理設備に併設するところも増えているが、設備全体の建設コストや運転コストを押し上げる結果となっている。
【０００４】
従って、近年、可燃性廃棄物を流動層炉を用いて比較的低温にて部分燃焼（不完全燃焼）させて、燃性物質（灰分）を含む粒子と可燃性炭素質粒子（チャー）とを含む可燃性気体（例：水素ガス、一酸化炭素ガス、炭化水素ガス、タール）を生成させると共に、可燃性廃棄物に含まれていた金属を未酸化の状態で取り出す低温ガス化炉と、可燃性気体及び可燃性炭素質粒子を燃焼させ、その燃焼熱を利用して炉内を高温にして不燃性物質をスラグ化、減容化する高温燃焼炉を組み合わせた可燃性廃棄物の二段燃焼処理装置が開発されている（特開平７−３３２６１４号公報参照）。
【０００５】
また、ＷＯ９８／１０２２５号公報には、可燃性廃棄物の二段ガス化処理装置に用いることができる高温ガス化炉が提案されている。ここに提案されている高温ガス化炉は、可燃性炭素質粒子を含む可燃性気体を内部で旋回させながら部分燃焼させる円筒状燃焼室、スロート部、そして円筒状燃焼室で生成した生成ガスとスラグとを分離する不燃性物質分離室（スラグ分離室）が、円筒状燃焼室を上方に配置して縦方向にて一体的に結合した構造となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＷＯ９８／１０２２５号公報に記載されている高温ガス化炉は、縦に長い形状となっているので、広い設置場所を必要としないという利点がある。
しかしながら、本発明者による検討の結果、上記の高温ガス化炉では円筒状燃焼室で生成したスラグは、そのほとんどが溶融した状態（以下、溶融状態のスラグを溶融スラグという）で円筒状燃焼室の側面壁を流下し、残りが生成ガスと共に旋回しながら、スロート部を通って不燃性物質分離室に到達するようになっているため、次に述べるような問題があることが判明した。
【０００７】
（１）可燃性気体に含まれている不燃性物質を含む粒子と可燃性炭素質粒子との組成やその供給量などの変動により円筒状燃焼室の温度が変化したり、生成したスラグの融点や粘性が変わることがあり、このような場合に一度に大量の溶融スラグが円筒状燃焼室の底部の開口部からスロート部に流れ込み、一時的にスロート部を閉塞させることがある。
特に、円筒状燃焼室内の温度が急激に上昇すると、それまで円筒状燃焼室の側面壁に固着していたスラグが溶融スラグとなって側面壁を流れ出して、一度に大量の溶融スラグがスロート部に流れ込み閉塞を引き起こすことがある。
【０００８】
（２）生成ガスはスロート部を過ぎても旋回を続け、その遠心力により、スロート部と不燃性物質分離室との接続部の周壁に、生成ガスと共に旋回しているスラグ（スラグミスト）が固着して、大きなスラグ塊となり、このスラグ塊が不燃性物質分離室に落下し、不燃性物質分離室のスラグ排出口を閉塞させることがある。
【０００９】
上記のようにして、スロート部やスラグ排出口が一時的にでも閉塞すると高温ガス化炉の内圧が高くなり安全性の観点から問題である。また、スラグ排出口がスラグ塊によって閉塞した場合には、可燃性気体の燃焼操作を一旦止めて、不燃性分離室の内部を清掃しなければならないため操業効率が低下するという問題もある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、長期間にわたって連続的に可燃性気体を安全に燃焼させることのできる、可燃性廃棄物の二段ガス化処理装置に有利に用いることができる高温ガス化炉を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、不燃性物質を含む粒子と可燃性炭素質粒子とを浮遊状態で含有する可燃性気体を内部で旋回させながら部分燃焼させて水素ガスと一酸化炭素ガスを含むガスを生成させるための、側面壁に該可燃性気体の導入口を備え、そして軸位置の周囲に形成された開口部に向かって側面壁から下降する円錐状の底部を備えた円筒状燃焼室；該開口部から下側に向かって延びるスロート部；該スロート部の下側に備えられた不燃性物質分離室；そして該不燃性物質分離室に備えられた生成ガス取り出し口からなる高温ガス化炉であって、
該円筒状燃焼室の底部表面が、平坦な表面領域と、開口部から側面壁に向かって放射状に延び、側面壁に接触する先端部においても突起形状を維持している突起部とから構成されていることを特徴とする高温ガス化炉にある。
【００１２】
前記円筒状燃焼室の底部表面の突起部は、上記のように、その先端が側面壁に接触するように延びていることが好ましい。
【００１３】
本発明の高温ガス化炉の好ましい態様を下記に示す。
１）前記底部表面の突起部が開口部周縁を超えて内側に突出するように延びていること。
２）前記底部表面の突起部の断面が三角形、矩形または半円形もしくはこれらの組み合わせであること。
３）前記突起部が底部表面に複数個（通常は３〜５個）形成されていること。
４）前記複数個の突起部が底部表面の円周に沿って等間隔に形成されていること。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の高温ガス化炉の一実施例について添付図面の図１と図２を参照しながら説明する。
図１は、本発明に従う高温ガス化炉の一例の断面図である。図２は図１に示す高温ガス化炉の円筒状燃焼室１の底部８を示す図であり、図２（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方（可燃性気体導入口３側）から下方（開口部９側）に見た一例の横断図（図１のＡ−Ａ横断図）、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ部分断面概略図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ部分断面概略図である。
【００１５】
本発明の高温ガス化炉は、円筒状燃焼室１の底部８の表面に、開口部９から側面壁２に向かって放射状に延びる突起部１０が形成されている点に主な特徴がある。ここには、側面壁２に接触するまで延びた断面形状が三角形であって、底部表面を基準として開口部９側と側面壁２側とで実質的に同じ高さの突起部１０が４個形成されている例が示されている（図２参照）。
【００１６】
円筒状燃焼室１の底部８に突起部１０を形成したことによる第一の効果は、開口部９の周囲を部分的に突出させることにより、溶融スラグが開口部９の周囲全体からスロート部１１に流出しなくなることにある。大量の溶融スラグが発生した場合には、底部８の表面の突起部１０が形成されていない平坦な領域（以下、平坦な表面領域という）２０に溶融スラグが一時的に貯留されて、溶融スラグが少量ずつ開口部からスロート部１１に流れるようになる。
【００１７】
平坦な表面領域２０の傾斜は、通常は水平方向に対して１０〜７０度の範囲内とするが、特に２０〜６０度の範囲内とすることが好ましい。平坦な表面領域の傾斜を１０度未満とすると溶融スラグが平坦な表面領域２０を流れにくくなり、平坦な表面領域２０に溶融スラグが固着することがある。また、平坦な表面領域２０の傾斜を７０度を超えて大きくし過ぎると溶融スラグが平坦な表面領域２０を流れやすくなりすぎて、溶融スラグを平坦な表面領域２０に一時的に貯留させることができなくなる。
【００１８】
円筒状燃焼室１の底部８に突起部１０を形成したことによる第二の効果は、生成ガスが突起部１０の側面に接触することにより、生成ガスが旋回したまま直接、スロート部１１に入り込まないようになることにある。通常、生成ガスの流れは円筒状燃焼室１の側面壁２側の方が速いので、生成ガスの旋回を止めるには、突起部１０が円筒状燃焼室１の側面壁２に接触するまで延びていることが好ましい。
【００１９】
突起部１０の断面形状を三角形とする場合、突起部１０の頂部の角度は５５〜１１０度の範囲内にすることが好ましい。頂部の角度が５５度未満になると、頂部が細くなりすぎて生成ガスとの接触により欠落しやすくなる。一方、頂部の角度を１１０度よりも大きくすると、頂部は欠落しにくくなるが、突起部１０の高さが低くなり突起部１０の生成ガスの旋回を止める効果が低下する。また、突起部１０の断面形状を三角形とする場合、突起部１０の頂部の角を丸めておくことが好ましい。
【００２０】
本発明の高温ガス化炉は、従来の高温ガス化炉と同様に円筒状燃焼室１、スロート部１１、及び不燃性物質分離室１２からなる。
図１に示した円筒状燃焼室１には、側面壁２に可燃性気体導入口３と可燃性気体を燃焼させるためのガス化剤（通常は、酸素ガスと水蒸気の混合ガス）を供給するガス化剤導入口４とを備え、円筒状燃焼室１の頂部には、円筒状燃焼室１の上部にて不足しがちな酸素又は水蒸気を供給するための頂部ガス化剤導入口５が設けられている。なお、図１においては、ガス化剤導入口４は３個とされているが、ガス化剤導入口４の個数には特別な制限はない。
【００２１】
可燃性気体導入口３とガス化剤導入口４は、円筒状燃焼室１に供給された可燃性気体が円筒状燃焼室１の軸を中心として旋回しながら下降するように側面壁２に備えられている。円筒状燃焼室１に供給された可燃性気体は、粒子状の可燃分を多く含有する外周側の旋回流とガス状の可燃分を多く含有する内周側の旋回流を形成する。粒子状の可燃分を多く含有する外周側の旋回流に向けて側面壁２のガス化剤導入口４から酸素ガスなどのガス化剤が供給され、粒子状の可燃分のガス化を促進する。
【００２２】
図１では、開口部９は円筒状燃焼室１の軸位置に設けられているが、開口部９は円筒状燃焼室１の軸位置からわずかに偏心した位置（軸位置の周囲）に設けられていてもよい。
【００２３】
図１には、円筒状燃焼室１の側面壁２の周囲が鉄皮６で覆われ、さらにその外側が、冷却媒体を内部に通す冷却ジャケット７で外装された構成の高温ガス化炉が示されている。側面壁２は、耐火物（通常はキャスタブル耐火物）で形成されるが、溶融スラグの浸食作用などによって表面が削られることがある。この場合に、冷却媒体により側面壁２の温度を溶融スラグの融点前後まで冷却させて溶融スラグを固着させることにより側面壁２の浸食を食止めすることができる（スラグのセルフコーティング）。冷却媒体には特に制限はないが、通常は、ボイラ用水が用いられ、冷却ジャケット７内で一部水蒸気が発生している。
【００２４】
円筒状燃焼室１の底部８もまた、側面壁２と同様に耐火物（通常はキャスタブル耐火物）で形成され、高温ガス化炉上部の円筒状燃焼室１と下部の不燃性物質分離室１２との境（スロート部１１）を形成している。
【００２５】
不燃性物質分離室１２は、スロート部１１に接続している円筒状下降管１４の下方先端が水槽部１６の冷却水に水没するように延長されており、スロート部１１から供給された生成ガスと溶融スラグとが水槽部１６の冷却水に吹き込まれるようになっている。
円筒状下降管１４の周囲には、円筒状下降管１４の外径よりも内径が大きい円筒状上昇管１５が円筒状下降管１４と同心状に設置されており、水槽部１６の冷却水に吹き込まれた生成ガスは、円筒状下降管１４と円筒状上昇管１５の間を通って、不燃性物質分離室１２の側面に設けられている生成ガス取り出し口１７から排出されるようになっている。
【００２６】
水槽部１６の冷却水は、冷却水導入管１３から供給される。冷却水導入管１３から供給された冷却水は、円筒状下降管１４の内壁表面を流下して、水槽部１６にて貯留される。水槽部１６に溜まった冷却水は、水槽部の側面に設けられている冷却水取り出し口１９から外部に取り出される。
水槽部１６の冷却水に吹き込まれた溶融スラグは、水槽部１６の冷却水により急冷されスラグ粒（粗粒スラグ）となって、水槽部１６の底部に設けられているスラグ排出口１８から取り出される。
【００２７】
図１では、円筒状下降管１４は下方で内径が小さくなっており、またその下方先端は鋸歯形状になっているが、円筒状下降管１４の形状に特別な制限はない。また、円筒状下降管１４の内壁表面には、冷却水を旋回させながら流下させることが好ましい。これにより高温ガスの生成ガスが効果的に円筒状下降管１４の内側表面の冷却水と接触し、生成ガスの冷却効率を高くすることができる。
【００２８】
なお、ここでは不燃性物質分離室１２の一例を示したに過ぎず、必ずしも生成ガスを冷却水で冷却する必要はない。例えば、生成ガスの熱を輻射ボイラで回収して発電などに利用してもよい。
【００２９】
次に、円筒状燃焼室１の底部８の表面に形成される突起部１０の別の形態を添付図面の図３〜図１３を参照しながら説明する。
【００３０】
図１、図２においては、円筒状燃焼室１の底部８に形成されている突起部１０が、底部表面を基準として開口部９側と側面壁２側とで実質的に同じ高さとなっているが、生成ガスの流れが速い突起部１０の側面壁２側の高さを高くしてもよい。図３〜図６に、突起部１０が底部表面を基準として開口部９側で低く、側面壁２側で高く形成されている円筒状燃焼室１の底部８の例を示す。
【００３１】
図３には、底面（底部表面に接している面）の幅を開口部９側と側面壁２側とで同じにして、高さが開口部９側で低く、側面壁２側で高い突起部１０が形成されている円筒状燃焼室１の底部８が示されている。図３（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ部分断面概略図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＥ−Ｅ部分断面概略図である。
突起部１０の底面の幅が開口部９側と側面壁２側とで同じであるので、平坦な表面領域２０の面積を広く取ることができる。従って、底面の幅を開口部９側と側面壁２側とで同じにして、高さが開口部９側で低く、側面壁２側で高い突起部１０が円筒状燃焼室１の底部８に形成されている高温ガス化炉は、不燃性物質を多く含む可燃性気体を燃焼処理する場合に有利である。
【００３２】
図４には、突起部１０の頂部の角度を開口部９側と側面壁２側とで同じにして、高さが開口部９側で低く、側面壁２側で高い突起部１０が示されている。図４（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＦ−Ｆ部分断面概略図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＧ−Ｇ部分断面概略図である。
突起部１０の頂部の角度が開口部９側と側面壁２側とで同じであるので、突起部１０の側面壁２側の頂部が損傷を受けにくく安定する。
【００３３】
不燃性物質の少ない可燃性気体を燃焼処理する場合、すなわち、溶融スラグを貯留するために平坦な表面領域２０の面積を広く取る必要がない場合には、複数個の突起部１０をそれぞれ、底辺にて連結させてもよい。図５及び図６（いずれも本発明に包含されない態様を示す）に底辺にて連結している複数個の突起部１０が形成されている円筒状燃焼室１の底部８の例を示す。
【００３４】
図５には、突起部１０の断面形状が三角形である例が示されている。図５（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＨ−Ｈ部分断面概略図である。
【００３５】
図６には、突起部１０の断面形状が頂部の角を丸くした三角形である例が示されている。図６（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＩ−Ｉ部分断面概略図である。
【００３６】
図５及び図６に示すように、複数個の突起部１０を底辺にて連結させることによって、突起部１０の側面壁２側の底面の幅が広くなるので、突起部１０の頂部を細くすることなく側面壁２側の高さを開口部９側より高くすることができるが、この態様は本発明には包含されない。
【００３７】
これまでに例示した突起部１０は、開口部９から側面壁２に延びているが、突起部１０の開口部９側の先端が開口部９の周縁を超えて内側に突出するように延びていてもよい。
突起部１０の開口部９側の先端が開口部９の周縁を超えて内側に突出するように延びている突起部１０が形成されている円筒状燃焼室１の底部８の一例を図７に示す。図７（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＪ−Ｊ部分断面概略図である。
【００３８】
図７に示すように、突起部１０を開口部９の周縁を超えて内側に突出するように延ばすことによって、生成ガスが旋回したままスロート部に入り込みにくくなる。従って、スロート部９と不燃性物質分離室１２との接続部の周壁に溶融スラグが固着しにくくなる。
【００３９】
今まで述べた突起部はいずれも断面形状が三角形であるが、突起部の形状はこれに限定されるものではない。図８に、断面形状が矩形である突起部の一例を示す。図８（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＫ−Ｋ部分断面概略図である。
【００４０】
突起部１０の断面形状を矩形とすることによって、断面形状を三角形とした場合と比較して、突起部１０の幅を狭くできるので、平坦な表面領域２０の面積を広くすることができる。従って、このような突起部１０が円筒状燃焼室１の底部８に形成されている高温ガス化炉は、不燃性物質を多く含む可燃性気体を燃焼処理する場合に有利である。
【００４１】
不燃性物質を多く含む可燃性気体を燃焼処理する場合、すなわち溶融スラグが多く発生する場合には、平坦な表面領域２０の傾斜を５０度以上にして、突起部１０の開口部９側の高さを高くすることが好ましい。図９に、底部表面を基準として、開口部９側の高さを高くした断面形状が矩形である突起部１０の一例を示す。図９（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＬ−Ｌ部分断面概略図である。
【００４２】
突起部１０の開口部９側の高さを高くすることによって、平坦な表面領域２０にスラグが固着した場合でも、固着したスラグによって突起部１０の開口部９側が埋まりにくくなるので、安定して溶融スラグを少量ずつ開口部９からスロート部１１に流出させることができる。
【００４３】
突起部１０の幅を狭くした場合（突起部の断面形状を矩形にした場合）、平坦な表面領域２０の面積は広くなるものの、開口部９の周囲が広く開いて、実質的には開口部９からスロート部１１に流出する溶融スラグの量が多くなることがある。そこで、突起部１０の幅を狭くする場合には、突起部１０の開口部９側の先端を開口部９の周囲に沿って延長させて、開口部９の周囲を部分的に閉じることが好ましい。図１０及び図１１に、突起部１０の開口部９側の先端に開口部９の周囲に沿って延長させた延長部を設けた断面形状が矩形の突起部１０が形成されている円筒状燃焼室１の底部８の例を示す。
【００４４】
図１０には、突起部１０の延長部２１と突起部１０とから矩形状の溶融スラグ排出口２２が形成されている例が示されている。図１０（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＭ−Ｍ部分断面概略斜視図である。
【００４５】
図１１には、突起部１０の延長部２１と突起部１０とから逆三角形状の溶融スラグ排出口２２が形成されている例が示されている。図１１（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＮ−Ｎ部分断面概略斜視図である。図１１に示すように溶融スラグ排出口２２を逆三角形状とすることによって、平坦な表面領域２０に貯留された溶融スラグの量が多い時には開口部９からスロート部１１に流出する溶融スラグの量を多くすることができる。
【００４６】
突起部１０の断面形状のさらに別の例を図１２に示す。
図１２（ａ）には、生成ガスに接触する側の面の角度が水平方向に対して垂直である断面形状が直角三角形の突起部１０が示されている。生成ガスに接触する側の面の角度を水平方向に対して垂直とすることにより、突起部１０の生成ガスに対する抵抗が高くなり、生成ガスの旋回を止める効果が高くなる。
【００４７】
図１２（ｂ）には、断面形状が半円である突起部１０が示されている。断面形状が半円である突起部１０は、突起部１０の頂部が欠落しにくく長期にわたって安定である。
【００４８】
図１２（ｃ）には、図１２（ａ）の頂部を水平方向に切断した断面形状の突起部１０が示されている。
図１２（ｄ）には、断面形状が台形状（三角形の頂部を水平方向に切断した形状）の突起部１０が示されている。
図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）に示すような頂部を水平方向に切断した断面形状の突起部１０は、生成ガスの旋回を止める効果はやや低くなるものの、突起部１０の頂部が欠落しにくくなり、長期にわたって安定である。
【００４９】
今まで述べた突起部１０は開口部９から側面壁２に向かって直線状に延びた形となっているが、開口部９から側面壁２に向かって曲線状に延びた形としてもよい。開口部９から側面壁２に向かって曲線状に延びている突起部１０が形成されている円筒状燃焼室１の底部８の例を図１３に示す。図１３（ａ）は、円筒状燃焼室１を上方から下方に見た横断図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＯ−Ｏ部分断面概略図である。
【００５０】
図１３には、生成ガスの進行方向（矢印Ｓ）に凸となるように曲線状に延びた突起部１０が示されている。突起部１０を生成ガスの進行方向に凸となるように曲線状に延ばすことによって、生成ガスの旋回流を止める効果が高くなる。
【００５１】
本発明の高温ガス化炉は、円筒状燃焼室にガス化剤として酸素ガスと水蒸気（スチーム）とを供給することにより、水素ガスと一酸化炭素ガスとを含むガスを生成するガス化炉として使用することができる。次に、本発明の高温ガス化炉を用いた可燃性廃棄物の二段ガス化処理装置及び可燃性廃棄物の処理方法について説明する。
【００５２】
図１４は、本発明の高温ガス化炉を用いた可燃性廃棄物の二段ガス化処理装置の構成図である。
図１４には、低温ガス化炉に流動層ガス化炉２３を用い、高温ガス化炉に本発明に従い、円筒状燃焼室の底部に突起部が形成されている高温ガス化炉２７を用いた可燃性廃棄物の二段ガス化処理装置が示されている。
【００５３】
流動層ガス化炉２３の内部では、炉の下方から供給された流動化ガスｂによって流動化した流動媒体（例：砂）が流動層２４を形成している。流動化ガスｂには、通常は、酸素ガス、空気、又は水蒸気もしくはこれの混合ガスが用いられる。流動化ガスｂとして供給される酸素ガス及び空気は可燃性廃棄物のガス化剤としても作用する。
流動層ガス化炉２３に供給された可燃性廃棄物ａは、４５０〜８５０℃（通常は６００℃）の温度に保持された流動層２４内で、流動化ガス兼ガス化剤として炉内に供給された酸素ガス又は空気により、速やかに部分燃焼（不完全燃焼）され可燃性気体（例：水素ガス、一酸化炭素ガス、炭化水素ガス、タール）が生成される。流動化ガス兼ガス化剤として供給する酸素ガス又は空気の量は、可燃性廃棄物を完全燃焼させるのに必要な理論量の３０％以下とすることが好ましい。
【００５４】
流動層ガス化炉２３の炉底からは、流動媒体が不燃物と共にロックホッパ２５を介して排出され、スクリーン２６により粗大な不燃物ｄが除去される。不燃物が除去された流動媒体ｃは、流動層ガス化炉２３の内部に戻される。分離された粗大不燃物ｄに含まれている金属（例：鉄、銅、アルミニウム）は、流動層２４が比較的低温度で、しかも酸素が不足した状態となっているので、ほとんどが未酸化の状態である。
【００５５】
可燃性廃棄物の部分燃焼により生成した可燃性炭素質（固形カーボン）は、流動層２４の撹拌運動により微粉砕されて、粒子（チャー）となって可燃性気体の流れに同伴する。不燃性物質（灰分）の一部も流動層２４の撹拌運動により微粉砕されて、粒子となって可燃性気体の流れに同伴する。
【００５６】
不燃性物質を含む粒子と可燃性炭素質粒子とを浮遊状態で含有する可燃性気体ｅは、高温ガス化炉２７の可燃性気体導入口３から円筒状燃焼室１に供給されて旋回しながら下降する。可燃性気体と可燃性炭素質粒子はガス化剤導入口４及び頂部ガス化剤導入口５から供給されたガス化剤（酸素ガスと水蒸気との混合ガス）ｆによって燃焼する。可燃性気体と可燃性炭素質粒子の燃焼熱により円筒状燃焼室１内の温度は１３００〜１５００℃に維持される。可燃性炭素質粒子の燃焼により一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスが生成される。ガス化剤に含まれている水蒸気と可燃性炭素質粒子との水性ガス化反応により一酸化炭素ガスと水素ガスも生成される。
【００５７】
可燃性気体ｅに含まれている不燃性物質を含む粒子は円筒状燃焼室１にて溶融スラグとなる。生成ガス（一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、水素ガス）及び溶融スラグは不燃性物質分離室１２で急冷され、生成ガスは生成ガス取り出し口１７から、スラグ粒（粗粒スラグ）はスラグ排出口１８から取り出される。
【００５８】
可燃性気体ｅが、固形物（可燃性炭素質粒子、不燃性物質）を多く含む場合には、高温ガス化炉２７に供給する前に、予めサイクロン等を用いて気体と固形物とを分離し、気体を可燃性気体導入口４から、固形物はガス化剤ｆと共に頂部ガス化剤導入口５から高温ガス化炉２７の円筒状燃焼室１に導入することが好ましい。サイクロンにより分離された固形物をガス化剤ｆと共に高温ガス化炉２７の円筒状燃焼室１に導入することにより、固形物中の可燃性炭素質粒子が優先的にガス化剤と接触するので、未燃焼カーボン量の発生が少なくなる。
【００５９】
高温ガス化炉２７の生成ガス取り出し口１７から取り出された生成ガスｈは、スクラバ３１にて洗浄され、生成ガスに同伴してきた微量の残存するスラグ（スラグミスト）が除去される。
スクラバ３１にて洗浄された生成ガスｈ’に含まれている一酸化炭素ガス及び水素ガスは、各種の化学工業原料として利用することができる。可燃性廃棄物を二段ガス化処理装置で焼却処理して水素ガスを得て、これをアンモニア合成用の水素源として用いることも可能である。
スクラバ３１にて回収されたスラグは貯留槽３２にて沈降濃縮されて微粒スラグｇfとして、外部に排出される。この微粒スラグｇfには、可燃性炭素質粒子が多く含まれているため、高温ガス化炉に再供給することが好ましい。
【００６０】
一方、高温ガス化炉２７のスラグ排出口１８から取り出されたスラグ粒ｇは、ロックホッパ２８により適宜貯留槽２９へ排出される。ここで回収された粗粒スラグは、スクリーン３０により水と分離される。この粗粒スラグｇｃは、セメントや土木建築用の資材として利用できる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の高温ガス化炉は、円筒状燃焼室で生成された溶融スラグがスロート部を閉塞させたり、大きなスラグ塊によりスラグ排出口が閉塞したりしにくいので、長期間にわたって連続運転が可能となると共に安定に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高温ガス化炉の一例の断面図である。
【図２】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室の底部の一例を示す図である。
【図３】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部の別の一例を示す図である。
【図４】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図５】  本発明に包含されない高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図６】  本発明に包含されない高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図７】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図８】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図９】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図１０】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図１１】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図１２】本発明に従い、高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部に形成される突起部の断面形状の例を示す図である。
【図１３】本発明の高温ガス化炉の円筒状燃焼室底部のさらに別の一例を示す図である。
【図１４】本発明の高温ガス化炉を用いた可燃性廃棄物の二段ガス化処理装置の一例の構成図である
【符号の説明】
１  円筒状燃焼室
２  側面壁
３  可燃性気体導入口
４  ガス化剤導入口
５  頂部ガス化剤導入口
６  鉄皮
７  冷却ジャケット
８  底部
９  開口部
１０  突起部
１１  スロート部
１２  不燃性物質分離室
１３  冷却水導入管
１４  円筒状下降管
１５  円筒状上昇管
１６  水槽部
１７  生成ガス取り出し口
１８  スラグ排出口
１９  冷却水取り出し口
２０  平坦な表面領域
２１  延長部
２２  溶融スラグ排出口
２３  流動層ガス化炉
２４  流動層
２５  ロックホッパ
２６  スクリーン
２７  高温ガス化炉
２８  ロックホッパ
２９  貯留槽
３０  スクリーン
３１  スクラバ
３２  貯留槽
【図１】
0003973919.tif 000002
【図２】
0003973919.tif 000003
【図３】
0003973919.tif 000004
【図４】
0003973919.tif 000005
【図５】
0003973919.tif 000006
【図６】
0003973919.tif 000007
【図７】
0003973919.tif 000008
【図８】
0003973919.tif 000009
【図９】
0003973919.tif 000010
【図１０】
0003973919.tif 000011
【図１１】
0003973919.tif 000012
【図１２】
0003973919.tif 000013
【図１３】
0003973919.tif 000014
【図１４】
0003973919.tif 000015