(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被焼却物をガス化炉内で流動化された層材中で還元燃焼させて発生した熱分解ガスを溶融炉に導入し、この溶融炉で熱分解ガスを燃焼させて同伴された灰を溶融し捕捉するガス化溶融設備において、
ガス化炉の正面壁に被焼却物を流動する層材に投入する投入シュートが設けられるとともに、背面壁に、背面壁側から上昇された層材を正面壁側に戻して循環移動させるガイド用張出壁が突設され、
他の施設から排出された灰を、直径が３０ｍｍ未満のものを分離して取出す分級手段と、磁性物を除去する磁気選別手段と、水分量を調整する乾燥手段とを具備した前処理装置を介して、灰送入ノズルからガス化炉に供給する灰送入ラインを設け、
前記灰送入ノズルを前記ガイド用張出壁の上部の背面壁に配設した
ことを特徴とするガス化溶融設備。
【請求項２】
ガス化炉から層材と共に排出される層材抜出しラインに、排出物から層材と残部排出物とを分離する層材分離手段を設け
この残部排出物を、金属類と不燃物とに分離する金属分離手段と粉砕手段を介して粉砕不燃物をガス化炉の流動層に戻す不燃物復帰ラインを設けた
ことを特徴とする請求項１記載のガス化溶融設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化炉で都市ごみや産業不燃物を還元燃焼して発生させた熱分解ガスを溶融炉に導入して燃焼させ、同伴された灰を溶融するガス化溶融設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス化溶融設備は、粉砕された都市ごみや産業不燃物がガス化炉に定量ずつ投入され、ガス化炉内で分散用空気により流動化された層材中で緩慢還元燃焼されて可燃ガスやチャーなどの未燃分を含む熱分解ガスが生成される。そして、この熱分解ガスが溶融炉に導入されて一次空気により高温燃焼され、燃焼排ガスに同伴された灰が溶融される。そしてこの燃焼排ガスから溶融スラグが捕捉されて冷却水槽に投入され、水砕スラグが生成される。また燃焼排ガスは二次空気により二次燃焼室で完全燃焼されて排出され、熱回収および除塵された後大気中に排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、他の焼却設備から排出される焼却灰等は、埋立てに使用できる埋立地も減少されたことから、灰溶融炉で加熱溶融して減容化、無害化を図ることが提案されているが、灰の加熱溶融に必要なエネルギーを多量に必要とすることから、設備コストと運転コストが嵩むという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決して、ガス化溶融設備の能力を利用して、他の焼却施設から排出される灰を低コストで処理可能なガス化溶融設備を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のガス化溶融設備は、被焼却物をガス化炉内で流動化された層材中で還元燃焼させて発生した熱分解ガスを溶融炉に導入し、この溶融炉で熱分解ガスを燃焼させて同伴された灰を溶融し捕捉するガス化溶融設備において、ガス化炉の正面壁に被焼却物を流動する層材に投入する投入シュートが設けられるとともに、背面壁に、背面壁側から上昇された層材を正面壁側に戻して循環移動させるガイド用張出壁が突設され、他の施設から排出された灰を、直径が３０ｍｍ未満のものを分離して取出す分級手段と、磁性物を除去する磁気選別手段と、水分量を調整する乾燥手段とを具備した前処理装置を介して、灰送入ノズルからガス化炉に供給する灰送入ラインを設け、前記灰送入ノズルを前記ガイド用張出壁の上部の背面壁に配設したものである。
【０００６】
上記各構成によれば、他の施設からの灰を分級、選別、乾燥して前処理し、ガス化炉の背面壁でガイド用張出壁の上部に配置された送入ノズルから、流動層上でガイド用張出壁により背面壁側から上昇されて正面壁側に循環移動する層材に投入するように構成したので、微細な灰は、高率で循環層材と共に上昇される熱分解ガスに同伴されて溶融炉に運ばれ、幾分大きい粒径の灰塊は、層材に同伴されて一旦流動層Ｍ内に取り込まれ、底部で流動されて十分にほぐされてから熱分解ガスに同伴されて溶融炉に送り出される。これにより溶融炉に温度の変動をあたえることなく灰を溶融処理することができ、埋立て処理地の延命化を図ることができるとともに、安定した高いスラグ化率を達成することができ、灰の処理を低コストで行うことができる。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、ガス化炉から層材と共に排出される層材抜出しラインに、排出物から層材と残部排出物とを分離する層材分離手段を設け、この残部排出物を、金属類と不燃物とに分離する金属分離手段と粉砕手段を介して粉砕不燃物をガス化炉の流動層に戻す不燃物復帰ラインを設けたものである。
【０００８】
上記構成によれば、不燃物復帰ラインにより、ガス化炉から排出された排出物から層材と金属類を分離した不燃物を、さらに粉砕してガス化炉に戻すので、この粉砕不燃物はガス化炉内で加熱されつつ熱分解ガスに同伴されて溶融炉に移送され溶融することができる。これにより、不燃物の排出量を低減して、スラグ化率を向上させることができ、回収不燃物の運搬や保管、埋立て地の確保などの問題を解決することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るガス化溶融設備の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
この流動床式のガス化溶融設備は、図１に示すように、ごみ供給部１と流動床式のガス化炉２と溶融炉３とその付帯設備が設けられている。
【００１０】
前記ごみ供給部１には、粉砕された都市ごみや産業不燃物などからなる被焼却物がごみホッパー４と、このごみホッパー４からプッシャー４ａを介して被焼却物が送り出されごみ供給ダクト５と、ごみ供給ダクト５に設けられたシールダンパー５ａ，５ｂを介してシールされた状態で被焼却物が送り込まれる定量給塵装置６とが具備されており、定量給塵装置６からごみ投入シュート７を介して被焼却物がガス化炉２に定量ずつ投入される。
【００１１】
このガス化炉２では、複数の分散管２ａから供給される分散用空気により流動化された層材中で被焼却物が緩慢還元燃焼され、可燃ガスやチャーなどの未燃分を含む熱分解ガスＧｆが生成される。
前記溶融炉３は、ガス化炉２からの熱分解ガスＧｆを一次空気により燃焼させて同伴された灰を加熱溶融する一次燃焼室３ａと、その燃焼排ガスＧｏを導入して上方に迂回させることにより底壁に接触され、これにより燃焼排ガスＧｏ中の溶融スラグを捕捉するスラグ回収室３ｂと、二次空気により燃焼排ガスＧｏを完全燃焼させる二次燃焼室３ｃとを具備し、この燃焼排ガスＧｏは熱回収および除塵された後、大気中に排出される。またスラグ回収室３ｂで捕捉された溶融スラグは、スラグ冷却装置８の冷却水中に投入されて水砕スラグが生成される。
【００１２】
またガス化炉２の下部には、層材抜出しライン１０が接続されており、この層材抜出しライン１０の灰出フイーダ１１から層材分離手段である層材分離用振動篩１２に移送される。この層材抜出しライン１０から排出される排出物は、層材である砂や金属類、がれきなどの不燃物が含まれており、振動篩１２により直径が３ｍｍ未満の砂と、直径が３ｍｍを越えるその他排出物に分離され、砂は層材循環ライン１３からガス化炉２に戻される。この層材循環ライン１３には、砂循環コンベヤ１４と、砂を直径が１．５ｍｍ以上と未満とに分離する砂用振動篩１５と、直径が１．５ｍｍ以上の砂を１．５ｍｍ未満に破砕する砂用破砕機１６と、ロータリーバルブ１７と、砂循環ノズル１８とを具備し、直径が１．５ｍｍ未満の砂を流動層Ｍの上方に投入するように構成される。
【００１３】
また層材分離用振動篩１２により分離されたその他排出物は、金属分離手段である金属選別機２０に送られて鉄やアルミニウムなどの金属類と不燃物とが分離されて取り出される。この金属類は一部リサイクル資源として再利用される。また金属選別機２０から排出される不燃物は、不燃物復帰ライン２１によりガス化炉２に戻される。すなわち、不燃物復帰ライン２１には、熱分解ガスＧｆに十分に同伴されやすい大きさである直径が０．３ｍｍ以下になるように不燃物を粉砕する粉砕装置２２が介在されている。そしてこの不燃物復帰ライン２１の先端部には不燃物送入ノズル２３が接続されており、この不燃物送入ノズル２３は、ごみ投入シュート７の上部近傍の正面４１を貫通して配設されている。
【００１４】
ガス化炉２では、複数の分散ノズル２ａ上に流動層Ｍが形成され、分散ノズル２ａから吹込まれる分散空気により、図２に矢印で示すように、層材が正面壁４１のごみ投入シュート７から投入された焼却物を層材中に包み込むように正面壁４１側から下方にかつ背面壁４２側に移動されて予熱し、さらに背面壁４２側で上昇されて背面壁４２に突設されたガイド用張出壁４３により正面壁４１側に戻されるように循環移動される。またこの層材の移動に従って熱分解ガスＧｆは、背面壁４２側から正面壁４１に流れて上昇される。
したがって、不燃物送入ノズル２３から投入された粉砕不燃物は、下流側の燃焼部４４から予熱部４５に流入して上方に吹き上げられる熱分解ガスＧｆの流れに同伴され、加熱されつつ溶融炉３に送られる。
【００１５】
またこのガス化炉２には、他施設から排出された焼却灰や飛灰などの灰をこのガス化炉２に供給する灰投入ライン３１が設けられており、前処理設備３２で処理された灰がロータリーバルブ３３および灰送入ノズル３４を介して流動層Ｍの上方に投入される。この灰送入ノズル３４は、迂回用張出壁４３の上部に配設されており、微細な灰は直接熱分解ガスＧｆに同伴され、比較的粒径の大きい灰塊は、一旦流動層Ｍに取り込まれてほぐされてから熱分解ガスＧｆに同伴され、溶融炉３に導入するように構成されている。
【００１６】
前記前処理設備３２は、図３に示すように、灰が供給される受入ホッパ４０と、灰を直径が１００ｍｍ以上の溶融不適物と１００ｍｍ未満の灰に分離する粗篩装置（分級手段）３５と、灰を直径が３０ｍｍ以上の灰と３０ｍｍ未満の灰とに分離する振動篩装置（分級手段）３６と、振動篩３６で分級された３０ｍｍ以上の灰を破砕して３０ｍｍ以上の溶融不適物と３０ｍｍ未満の溶融適合の灰とに分離する３０ｍｍスリット付きの破砕機（破砕手段）３７と、３０ｍｍ未満の灰から金属などの磁性物を除去する磁選機（磁気選別手段）３８と、投入前の灰を乾燥させる乾燥機（乾燥手段）３９とが具備されている。
【００１７】
上記構成において、ガス化炉２では、ごみがごみ供給部１から定量ずつ投入され、複数の分散管２ａから供給される分散用空気により流動化された層材中で緩慢還元燃焼されて可燃ガスやチャーなどの未燃分を含む熱分解ガスＧｆが生成される。そして、この熱分解ガスＧｆが溶融炉３の燃焼溶融室３ａに導入されて一次空気により燃焼され、燃焼排ガスＧｏに同伴された灰が加熱溶融される。そしてこの燃焼排ガスがスラグ回収室３ｂに導入されて底壁に接触され上方に迂回されることにより、溶融スラグが捕捉される。さらにこの燃焼排ガスＧｏは二次燃焼室３ｃに導入されて二次空気により完全燃焼され排出される。
【００１８】
ガス化炉２からロータリバルブ９を介して層材抜出しライン１０に排出された排出物は、灰出しフイーダ１１から砂用振動篩１２に送られて砂（層材）が分離され、この層材は層材循環ライン１３を介してガス化炉２内に戻される。また層材抜出しライン１０の砂用振動篩１２で分離された排出物は、金属選別機２０に送られて金属類が除去され、さらに金属類除去後の不燃物が不燃物復帰ライン２１により粉砕機２２に送られて、熱分解ガスＧｆに同伴されやすい粒径たとえば０．３ｍｍ以下に粉砕され、不燃物送入ノズル２３を介してこみ投入シュート７の上部近傍に投入される。これにより０．３ｍｍ以下に粉砕された不燃物は、ごみの投入位置で上方に吹き上げられる熱分解ガスＧｆの流れに高い効率で同伴され、加熱されつつ溶融炉３の二次燃焼室３ａに送られて燃焼溶融される。
【００１９】
また施設外から搬入された灰は、前処理設備３２において、受入ホッパ４０から粗篩装置３５に送られて、直径が１００ｍｍ以上の溶融不適物と１００ｍｍ未満の灰とに分離され、さらに振動篩装置３６により、篩に詰まりにくい直径３０ｍｍ以上の灰と３０ｍｍ未満の灰とに分離される。そして振動篩装置３６で分級された直径３０ｍｍ以上の灰が破砕機３７に送られて破砕され、直径３０ｍｍ以上の溶融不適物と直径３０ｍｍ未満の溶融適合の灰とに分離される。さらに振動篩装置３６で分級された直径３０ｍｍ未満の灰と、破砕機３７で破砕された直径３０ｍｍ未満の灰が磁選機３８に送られて金属などの磁性物が除去され、次いで乾燥機３９により灰が乾燥される。
【００２０】
このように前処理設備３２で前処理された灰は、ロータリーバルブ３３および灰送入ノズル３４からガス化炉２の背面壁４２上方から流動層Ｍに投入される。この灰のうち、微細な灰は熱分解ガスＧｆに同伴されて溶融炉３に運ばれ、幾分大きい粒径の灰塊は一旦流動層Ｍに取り込まれて十分にほぐされてから、熱分解ガスＧｆに同伴されて溶融炉３に送り出される。
【００２１】
上記実施の形態によれば、他施設から排出された灰を、前処理設備３２で破砕処理して直径を３０ｍｍ未満とし、磁性物を除去して乾燥した後、ガス化炉２に投入するので、比較的大きい灰塊であれば、流動層Ｍ内でほぐされて微粉状となり、熱分解ガスＧｆに同伴されて溶融炉３で溶融処理される。また灰でないものは砂とともに層材抜出しライン１０から排出される。したがって、新設したガス化溶融設備により、従来からあるごみ焼却炉から排出される灰を溶融処理することができ、灰の処理に有効に活用することができて灰を低コストで無害化および減容化を図ることができる。
【００２２】
また従来では埋立て処理していた不燃物を、ガス化炉２の熱分解ガスＧｆに同伴されやすい大きさに粉砕して、熱分解ガスＧｆが上昇しているごみ投入シュート７の近傍に投入するので、粉砕不燃物が高効率で熱分解ガスＧｆに同伴されて加熱されつつ溶融炉３に送られる。これにより、スラグ化率を大幅に向上させることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１の発明によれば、他の施設からの灰を分級、選別、乾燥して前処理し、ガス化炉の背面壁でガイド用張出壁の上部に配置された送入ノズルから、流動層上でガイド用張出壁により背面壁側から上昇されて正面壁側に循環移動する層材に投入するように構成したので、微細な灰は、高率で循環層材と共に上昇される熱分解ガスに同伴されて溶融炉に運ばれ、幾分大きい粒径の灰塊は、層材に同伴されて一旦流動層Ｍ内に取り込まれ、底部で流動されて十分にほぐされてから熱分解ガスに同伴されて溶融炉に送り出される。これにより溶融炉に温度の変動をあたえることなく灰を溶融処理することができ、埋立て処理地の延命化を図ることができるとともに、安定した高いスラグ化率を達成することができ、灰の処理を低コストで行うことができる。
【００２４】
また請求項２記載の発明によれば、ガス化炉から排出された排出物から層材と金属類を分離した不燃物を、さらに粉砕してガス化炉に戻すので、この粉砕不燃物はガス化炉内で加熱されつつ熱分解ガスに同伴されて溶融炉に移送され溶融することができる。これにより、不燃物の排出量を低減して、スラグ化率を向上させることができ、回収不燃物の運搬や保管、埋立て地の確保などの問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス化溶融設備の実施の形態を示す構成図である。
【図２】同ガス化溶融設備のガス化炉を示す要部縦断面図である。
【図３】同ガス化溶融設備の前処理設備を示す構成図である。
【符号の説明】
Ｍ    流動層
Ｇｆ    熱分解ガス
１    ごみ供給部
２    ガス化炉
２ａ  分散管
３    溶融炉
３ａ  一次燃焼室
３ｂ  スラグ回収室
３ｃ  二次燃焼室
８    スラグ冷却装置
１１    灰出しフイーダ
１３    層材循環ライン
２２    粉砕装置
３１    灰送入ライン
３２    前処理設備
３３    ロータリバルブ
３４    灰送入ノズル
３５    粗篩装置
３６    振動篩装置
３７    破砕機
３８    磁選機
３９    乾燥機
４１    正面壁
４２    背面壁
４３    張出し壁
【図１】
0004023946.tif 000002
【図２】
0004023946.tif 000003
【図３】
0004023946.tif 000004