(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外熱キルン炉内の廃棄物を、熱風発生炉で発生させた高温ガスを熱源として乾燥、熱分解し、熱分解ガス及び熱分解残渣を下流の溶融炉へ送って処理するようにしてある廃棄物熱分解ガス化溶融装置において、上記外熱キルン炉内での熱分解により生成された熱分解ガスを上記熔融炉へ送るようにする熱分解ガス取出ライン途中に集じん器を設けて、該集じん器の下流側の熱分解ガス取出ラインの途中から分岐させた熱分解ガスの回収ラインを上記熱風発生炉に導設し、集じん器を通過した後の熱分解ガスを熱風発生炉に供給して、該熱風発生炉で発生させた熱分解ガスの燃焼ガスを外熱キルン炉での間接加熱による乾燥、熱分解の熱源に使用するようにし、且つ上記外熱キルン炉の上流側に、該外熱キルン炉に供給する前の廃棄物を乾燥させるための通気乾燥機を設置し、該通気乾燥機に、上記外熱キルン炉で廃棄物の熱分解に供した後の燃焼排ガスを取り出す燃焼排ガスラインを接続して、該外熱キルン炉からの燃焼排ガスを通気乾燥機の乾燥熱源として使用できるようにした構成を有することを特徴とする廃棄物熱分解ガス化溶融装置。
【請求項２】
外熱キルン炉内の廃棄物を、熱風発生炉で発生させた高温ガスを熱源として乾燥、熱分解し、熱分解ガス及び熱分解残渣を下流の溶融炉へ送って処理するようにしてある廃棄物熱分解ガス化溶融装置において、上記外熱キルン炉内での熱分解により生成された熱分解ガスを上記熔融炉へ送るようにする熱分解ガス取出ライン途中に集じん器を設けて、該集じん器の下流側の熱分解ガス取出ラインの途中から分岐させた熱分解ガスの回収ラインを上記熱風発生炉に導設し、集じん器を通過した後の熱分解ガスを熱風発生炉に供給して、該熱風発生炉で発生させた熱分解ガスの燃焼ガスを外熱キルン炉での間接加熱による乾燥、熱分解の熱源に使用するようにし、且つ上記外熱キルン炉の上流側に、該外熱キルン炉に供給する前の廃棄物を乾燥させるための通気乾燥機を設置し、該通気乾燥機に、上記外熱キルン炉で廃棄物の熱分解に供した後の燃焼排ガスを取り出す燃焼排ガスラインを接続して、該外熱キルン炉からの燃焼排ガスを通気乾燥機の乾燥熱源として使用できるようにし、更に、上記通気乾燥機の排気ラインを、熱風発生炉へ導いて乾燥排ガスを循環させるようにすると共に、該排気ラインから分岐させた排気ラインを溶融炉の排ガス出口部に導設して、乾燥排ガスの余剰分を溶融炉の排ガスに混入させるようにした構成を有することを特徴とする廃棄物熱分解ガス化溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみなどの廃棄物を熱分解ガス化すると共に熱分解残渣を溶融させるようにした廃棄物熱分解ガス化溶融装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の廃棄物の処理方式としては、焼却炉にて廃棄物を燃焼するようにした燃焼方式が採用されている。
【０００３】
しかしながら、上記燃焼方式の場合には、▲１▼燃焼排ガス中に含まれるダイオキシン発生の問題があること、▲２▼ガス量が多く熱エネルギーの利用効率が悪いこと、▲３▼灰が多量に出るのでその処理が大変であること、▲４▼埋立地の容量が限界に近付いてきていること、等の問題が提起されている。
【０００４】
そのため、次世代の廃棄物処理方式として、廃棄物を不活性雰囲気下で加熱して熱分解し、発生した熱分解ガスと熱分解残渣（チャー）を溶融炉で空気比１．３程度の少ない空気量で高温にして燃焼させ、廃棄物中の灰分を溶融スラグとして取り出すようにしたガス化・溶融方式が開発され、一部で実証運転が行われている。かかる方式では、廃棄物を熱分解ガス化するために、外熱キルン方式を採用し、外部からの熱で廃棄物を間接的に加熱、乾燥させて熱分解させるようにしている。
【０００５】
廃棄物を熱分解ガス化・溶融するために用いられている熱分解ガス化溶融装置は、図２にその一例の概要を示す如く、一端の入口２側よりも他端の出口３側を約３度低くなるように傾斜させて横向きに配置したロータリー型の外熱キルン炉１の長手方向一端の入口２に、給じん機４を設けて投入ホッパ５から廃棄物６を投入するようにすると共に、上記外熱キルン炉１の長手方向他端の出口３に、熱分解ガス６ａと熱分解残渣６ｂとを分離する分離室７を設け、外熱キルン炉１を低速で回転させた状態において、投入ホッパ５内から投入された廃棄物６を給じん機４によって外熱キルン炉１内に徐々に供給しつつ、外側の加熱流路８内に、熱回収空気１３や補助燃料１２を用いて熱風発生炉９で発生させた高温ガス（熱風）１０を、高温ガス送給ライン１１を通し出口３側から入口２側へ向けて流通させることにより、外熱キルン炉１内の廃棄物６を加熱、乾燥させて熱分解し、発生した熱分解ガス６ａを、出口３部の分離室７の上部に接続した熱分解ガス取出ライン１４を通して下流の溶融炉１５に送るようにし、一方、不燃物を含む熱分解残渣６ｂを、金属類６ｄを回収してから熱分解残渣ライン１６により上記溶融炉１５へ送り、更に燃焼させて溶融スラグ６ｃとして取り出すようにしてある。
【０００６】
なお、１７は外熱キルン炉１で用いた高温ガス１０の燃焼排ガス１０ａを排出するための燃焼排ガスラインを示す。又、２８は燃焼排ガスライン１７に組み付けたファンであり、燃焼排ガス１０ａを熱風発生炉９へ循環させたり、余剰ガスを溶融炉１５の排ガス出口部２０へ送るようにしてある。更に、２６は高温ガス送給ライン１１に設けた温度制御器２７からの指令で開閉制御される開閉制御弁を示す。
【０００７】
上記熱分解ガス化溶融装置では、外熱キルン炉１での熱分解により生成された熱分解残渣６ｂは、分離室７の下部より一旦取り出して、アルミニウムや鉄等の金属類６ｄを資源化物として回収する必要があるが、そのために、外熱キルン炉１の加熱流路８に導入する高温ガス１０の温度としては、アルミニウムの融点以下となるように、たとえば、５５０℃程度としてあり、廃棄物６の熱分解及び乾燥に供した後、３５０℃程度の燃焼排ガス１０ａとして排出され、一方、熱分解ガス６ａは４５０℃程度として後工程へ送られるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記熱分解ガス化溶融装置の場合、外熱キルン炉１は高温ガス１０のみによる間接加熱方式であって伝熱効率が悪いので、廃棄物６が保有する水分量が多い（低質ごみでは水分６０％にも達する）ときには、熱分解反応が起る前提の乾燥処理に多くの熱量と時間が必要となることから、外熱キルン炉１のかなりの領域が乾燥領域として必要となり、外熱キルン炉１が長大化する問題がある。又、熱分解ガス６ａ中には多くの水分が含まれていて熱分解ガスの高カロリー化が図れず再利用が難しかった。
【０００９】
そこで、本発明は、外部燃料を使用せず、余剰空気の投入や排ガス発生量を最小限に保ったままで、廃棄物の乾燥処理を短時間で行うことができるようにして、外熱キルン炉の小型化を図ると共に、より低カロリーごみに対応でき、更に熱分解ガスの高カロリー化を可能とすることができるようにしようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、外熱キルン炉内の廃棄物を、熱風発生炉で発生させた高温ガスを熱源として乾燥、熱分解し、熱分解ガス及び熱分解残渣を下流の溶融炉へ送って処理するようにしてある廃棄物熱分解ガス化溶融装置において、上記外熱キルン炉内での熱分解により生成された熱分解ガスを上記熔融炉へ送るようにする熱分解ガス取出ライン途中に集じん器を設けて、該集じん器の下流側の熱分解ガス取出ラインの途中から分岐させた熱分解ガスの回収ラインを上記熱風発生炉に導設し、集じん器を通過した後の熱分解ガスを熱風発生炉に供給して、該熱風発生炉で発生させた熱分解ガスの燃焼ガスを外熱キルン炉での間接加熱による乾燥、熱分解の熱源に使用するようにし、且つ上記外熱キルン炉の上流側に、該外熱キルン炉に供給する前の廃棄物を乾燥させるための通気乾燥機を設置し、該通気乾燥機に、上記外熱キルン炉で廃棄物の熱分解に供した後の燃焼排ガスを取り出す燃焼排ガスラインを接続して、該外熱キルン炉からの燃焼排ガスを通気乾燥機の乾燥熱源として使用できるようにした構成とし、更に、上記通気乾燥機の排気ラインを、熱風発生炉へ導いて乾燥排ガスを循環させるようにすると共に、該排気ラインから分岐させた排気ラインを溶融炉の排ガス出口部に導設して、乾燥排ガスの余剰分を溶融炉の排ガスに混入させるようにした構成とする。
【００１１】
廃棄物は、外熱キルン炉の燃焼排ガスを熱源とする効率の高い直接接触方式の通気乾燥機で乾燥させられてから、外熱キルン炉に供給されて熱分解されるため、外熱キルン炉では、乾燥に要する領域を小さくすることができることにより、小型化を図ることができる。又、熱分解ガス中の水分が少なくなることから、高カロリーのガスを取り出すことができる。しかも、外部燃料を使用せず、系全体として空気量や排ガス量が増加しないシステムとなる。
【００１２】
一方、通気乾燥機の排気ラインを、溶融炉の排ガス出口部に導設して、乾燥排ガスの余剰分を溶融炉の排ガスに混入させるようにした構成とすることにより、通気乾燥機から排出された多量の水分を含んだガスが溶融炉の排ガス出口部へ導かれて、１３００℃以上の溶融排ガスに混合することで８００℃以上に保持され臭気成分が分解される。また、従来のように全排ガスを溶融温度（１３００℃以上）に昇温する必要がないため、より低カロリーごみでの運転が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の一形態を示すもので、図２に示したと同様な構成において、外熱キルン炉１の上流側に、該外熱キルン炉１に供給する前の廃棄物６を乾燥させるための直接接触方式の通気乾燥機１８を前処理装置として設置し、且つ該通気乾燥機１８に、外熱キルン炉１の燃焼排ガスライン１７を接続して、外熱キルン炉１での廃棄物６の熱分解に供した後の燃焼排ガス１０ａを通気乾燥機１８の乾燥熱源として導けるようにし、更に、上記通気乾燥機１８の排気ライン１９を熱風発生炉９へ導いて乾燥排ガス１０ｂを循環させるようにし、且つ排気ライン１９から分岐させた排気ライン２９を溶融炉１５の排ガス出口部２０に導設して、乾燥排ガス１０ｂの余剰分を溶融炉１５の排ガス２１に混入して高温処理させられるようにする。
【００１５】
又、上記外熱キルン炉１の分離室７と下流側の溶融炉１５との間に接続された熱分解ガス取出ライン１４の途中に、集じん器２２を介在設置し、該集じん器２２の下流側に位置する熱分解ガス取出ライン１４の途中から回収ライン２３を分岐させて、該回収ライン２３を熱風発生炉９に導設し、集じん器２２を通過した後の熱分解ガス６ａを熱風発生炉９に供給できるようにし、更に、上記集じん器２２と熱分解残渣ライン１６との間に、集じん器２２で捕集した熱分解残渣６ｂを熱分解残渣ライン１６に戻すための戻しライン２４を設ける。
【００１６】
なお、２５は通気乾燥機１８の給じん機、２６は高温ガス送給ライン１１に設けた温度制御器２７からの指令で開閉制御されるように回収ライン２３中に設けた開閉制御弁を示す。
【００１７】
上記構成としてある本発明の廃棄物熱分解ガス化溶融装置では、外熱キルン炉１で廃棄物６を加熱、乾燥して熱分解させる前に、通気乾燥機１８で廃棄物６を乾燥させて５０％以上の水分を除去し、乾燥後の廃棄物６を外熱キルン炉１に供給するようにさせる。
【００１８】
上記の場合、熱風発生炉９で発生させた５５０℃の高温ガス１０を、高温ガス送給ライン１１を通し外熱キルン炉１の加熱流路８に流通させるようにして運転を行うと、運転中は、外熱キルン炉１での廃棄物６の熱分解に供した後の燃焼排ガス１０ａが３５０℃程度として排出されるため、この３５０℃程度の温度を保有する燃焼排ガス１０ａが通気乾燥機１８の熱源として燃焼排ガスライン１７を通り通気乾燥機１８に供給される。
【００１９】
上記通気乾燥機１８では、供給された燃焼排ガス１０ａによって直接接触加熱により廃棄物６が乾燥させられることになる。この際、乾燥に供した３５０℃の燃焼排ガス１０ａは約１５０℃の乾燥排ガス１０ｂとして排気ライン１９より排気される。続いて、通気乾燥機１８で乾燥させられた廃棄物６が外熱キルン炉１に供給されることになるため、外熱キルン炉１では、短時間で廃棄物６を熱分解することができる。したがって、外熱キルン炉１の乾燥領域をこれまでよりも短くすることができるので、外熱キルン炉１を全体的に小型化することができる。又、多くの水分が除去された廃棄物６を熱分解するので、熱分解ガス６ａ中の水分量も少なくなり、高カロリーのガスを取り出すことができるようになる。更に、この高カロリー化された熱分解ガス６ａが熱分解ガス取出ライン１４から回収ライン２３を経て熱風発生炉９に供給されるため、熱分解ガス６ａを外熱キルン炉１の熱源として有効に使用することが可能となる。
【００２０】
一方、上記通気乾燥機１８で廃棄物６の乾燥に供した後の乾燥排ガス１０ｂは水分の他に臭気成分を含んでいるが、排気ライン１９，２９を通り溶融炉１５の排ガス出口部２０に導かれるため、ここで、１３００℃前後の溶融排ガス２１に混入されることにより、高温分解させられて８００℃以上のガスとして排出される。
【００２１】
上述したように、本発明では、廃棄物６を、外熱キルン炉１で熱分解する前処理として通気乾燥機１８で乾燥させるようにするので、水分の多い低質の廃棄物６でも効率よくガス化することができる。又、通気乾燥機１８の熱源としては外熱キルン炉１の燃焼排ガス１０ａを利用し、外熱キルン炉１の熱源としては熱分解ガス６ａを利用しているので、乾燥のために別の熱源を必要としない点においても有利である。更に、全燃焼ガスを１３００℃以上の高温にする必要がないため従来に比べるとより低カロリーごみに対応できるようになる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、外熱キルン炉内の廃棄物を、熱風発生炉で発生させた高温ガスを熱源として乾燥、熱分解し、熱分解ガス及び熱分解残渣を下流の溶融炉へ送って処理するようにしてある廃棄物熱分解ガス化溶融装置において、上記外熱キルン炉内での熱分解により生成された熱分解ガスを上記熔融炉へ送るようにする熱分解ガス取出ライン途中に集じん器を設けて、該集じん器の下流側の熱分解ガス取出ラインの途中から分岐させた熱分解ガスの回収ラインを上記熱風発生炉に導設し、集じん器を通過した後の熱分解ガスを熱風発生炉に供給して、該熱風発生炉で発生させた熱分解ガスの燃焼ガスを外熱キルン炉での間接加熱による乾燥、熱分解の熱源に使用するようにし、且つ上記外熱キルン炉の上流側に、該外熱キルン炉に供給する前の廃棄物を乾燥させるための通気乾燥機を設置し、該通気乾燥機に、上記外熱キルン炉で廃棄物の熱分解に供した後の燃焼排ガスを取り出す燃焼排ガスラインを接続して、該外熱キルン炉からの燃焼排ガスを通気乾燥機の乾燥熱源として使用できるようにした構成とし、更に、上記通気乾燥機の排気ラインを、熱風発生炉へ導いて乾燥排ガスを循環させるようにすると共に、該排気ラインから分岐させた排気ラインを溶融炉の排ガス出口部に導設して、乾燥排ガスの余剰分を溶融炉の排ガスに混入させるようにした構成としてあるので、次の如き優れた効果を発揮する。
(1) 外熱キルン炉での廃棄物の熱分解ガス化の前処理として、廃棄物を通気乾燥機で乾燥させることができるので、水分の多い廃棄物であっても対処でき、外熱キルン炉で廃棄物を短時間で熱分解ガス化することができることにより、外熱キルン炉の小型化を図ることができる。
(2) 水分の少ない状態の廃棄物を熱分解ガス化するので、熱分解ガスの高カロリー化が可能となり、これにより、熱分解ガスを外熱キルン炉の熱源として使用することができる。
(3) 通気乾燥機の熱源に、外熱キルン炉加熱用の燃焼排ガスを使用することから、前処理としての乾燥のために別途熱源が不要であり、全体として空気比１．３以下の運転が保持できるためエネルギーの効率利用の面でも有利である。
(4) 通気乾燥機の排気ラインを、溶融炉の排ガス出口部に導設した構成とすることにより、通気乾燥機の乾燥排ガスが１３００℃以上の溶融排ガスに混合することで８００℃以上に保持され、乾燥排ガス中に含まれる臭気成分を分解することができる。
(5) 燃焼ガス全体を１３００℃以上に上げずに運転できることになるため、より低カロリーごみへの対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物熱分解ガス化溶融装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】廃棄物熱分解ガス化溶融装置の一例を示す概要図である。
【符号の説明】
１  外熱キルン炉
６  廃棄物
６ａ  熱分解ガス
６ｂ  熱分解残渣
６ｃ  溶融スラグ
８  加熱流路
９  熱風発生炉
１０  高温ガス
１０ａ  燃焼排ガス
１７  燃焼排ガスライン
１８  通気乾燥機
１９  排気ライン
２０  排ガス出口部
２９  排気ライン
【図１】
0004155365.tif 000002
【図２】
0004155365.tif 000003