(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を低温にて一次ガス化する低温ガス化炉と、前記低温ガス化炉からの一次ガスを高温で二次ガス化する高温ガス化炉と、得られた二次ガスを除塵洗浄するガス洗浄塔とからなる廃棄物ガス化処理装置であって、前記ガス洗浄塔は下部に前記高温ガス化炉から排出された被洗浄ガス流を導入する気液混合体サイクロン部を配設すると共に、その上部にシーブ式トレイと衝突板式トレイによる棚段部を配設した２段式ガス洗浄装置から構成されることを特徴とする有機性廃棄物のガス化処理装置。
【請求項２】
前記棚段部は、シーブ式トレイと衝突板式トレイを各２段づつに組み込んでなり、かつ、被洗浄ガス流の上流側からシーブ式トレイと衝突板式トレイの順序で配設されていることを特徴とする請求項１記載の有機性廃棄物のガス化処理装置。
【請求項３】
前記ガス洗浄塔の前処理装置としてベンチュリー式スクラバを組み込んであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性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、流動層ガス化炉による低温ガス化炉と高温酸化炉による高温ガス化炉とを備え、有機性廃棄物の低温ガス化と高温ガス化を連続的に行うガス化処理装置に関し、特に効率的なガス洗浄装置を組み込んだガス化処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみ、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、廃油等に代表される有機性廃棄物は、現状としては、リサイクル利用されるものはごく僅かで、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、焼却炉による焼却処理によって減容化され、無害化されて最終処分場に堆積される趨勢にある。
【０００３】
上記の焼却炉においては、これまではストーカ炉や流動層炉が用いられてきたが、燃焼時の空気比が高いため、排ガス量が多く、また、炉から排出された金属類は酸化されているため、リサイクルには適さなかった。こうした焼却処理設備に灰溶融設備を併設するところも増えつつあるが、装置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た。
【０００４】
こうした問題を解決するために、特開平７−３３２６１４号の発明が提示されたが、この発明の技術は、有機性廃棄物を流動層ガス化炉へ供給し、比較的低温でガス化して有価金属を取り出すと共に、生成ガスを後段の溶融燃焼炉へ供給して灰の溶融温度以上の高温下で完全燃焼させることにより、灰分を溶融スラグ化して減容化し、埋め立て可能な安定なスラグとして埋立処分地の延命を図り、土建材としてリサイクルする方法を提案するものであって、この方法は、前段の流動層ガス化炉により廃棄物から未燃焼チャーを含む可燃性ガスを生成させ、後段の溶融燃焼炉へ供給し、灰分の溶融スラグ化を図ると共にガスを高温下で完全燃焼させ、ダイオキシン類の完全分解を期待する２段処理を行うものであった。
【０００５】
上記方法におけるガス化処理装置の溶融燃焼炉すなわち高温ガス化炉においては、固形物を溶融スラグとすると共に、ダイオキシン類を完全分解して無害化し、ガスの完全燃焼を図るために、流動層ガス化炉すなわち低温ガス化炉からの一次ガス化流を酸素等ガス化剤を使用して１２００〜１６００℃の高温度で処理している。この高温ガス化炉においては炉頂部に吹き込まれた一次ガス化流は、旋回流として同じく炉側面に吹き込まれたガス化剤すなわち酸素ガス流と共に下降し、一次ガス化流の可燃物と酸素ガスとの反応が急速に行われた後、二次ガス化流となって排出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高温ガス化炉からの二次ガス化流は、多量のスラグ粒子を主体とする飛灰を含み、また、特にＨ２（水素）やＣＯ（一酸化炭素）等を対象とする有用ガス化資源としてその回収を目的とする場合、水滴と共にＨＣｌ（塩化水素）等の不純成分を含んでいるので、飛灰の完全除去と共に、不純成分の除去を必要とし、一層のガス洗浄効率の向上が期待される状況にあった。
【０００７】
本発明は、以上のような状況に鑑み、低温ガス化炉と高温ガス化炉とによる２段ガス化処理により、ダイオキシン等有害ガス成分の完全分解処理を行うと共にＨ２やＣＯ等生成ガスの回収を図り、不燃スラグを完全回収する廃棄物ガス化処理装置であって、高温ガス化炉からの二次ガス化流の完全除塵と完全洗浄を可能とする改善された廃棄物のガス化処理装置の提供を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、第１に、有機性廃棄物を低温にて一次ガス化する低温ガス化炉と、前記低温ガス化炉からの一次ガスを高温で二次ガス化する高温ガス化炉と、得られた二次ガスを除塵洗浄するガス洗浄塔とからなる廃棄物ガス化処理装置であって、前記ガス洗浄塔は下部に前記高温ガス化炉から排出された被洗浄ガス流を導入する気液混合体サイクロン部を配設すると共に、その上部にシーブ式トレイと衝突板式トレイによる棚段部を配設した２段式ガス洗浄装置から構成されることを特徴とする有機性廃棄物のガス化処理装置を、第２に、前記棚段部は、シーブ式トレイと衝突板式トレイとを各２段づつに組み込んでなり、かつ、被洗浄ガス流の上流側からシーブ式トレイと衝突板式トレイの順序で配設されていることを特徴とする前記第１に記載の有機性廃棄物のガス化処理装置を、第３に、前記ガス洗浄塔の前処理装置としてベンチュリー式スクラバを組み込んであることを特徴とする前記第１又は第２に記載の有機性廃棄物のガス化処理装置を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図面によって説明する。
図１において要部を示すように、本発明の廃棄物のガス化処理装置は加圧ガス化システムに構成し、低温ガス化炉１と高温ガス化炉２を一組として備え、廃棄物のガス化処理を行う。低温ガス化炉１は、炉内下部の流動層室に砂等の流動媒体を充填し、下方から、系外からのスチーム、炭酸ガス等非反応性ガス（例えば、後記するガス洗浄塔からの洗浄ガスを酸性ガス除去装置によって処理して得られる炭酸ガスの一部を利用してもよい）を流動化用ガスとして供給し、前記流動媒体を流動化させ、流動層を形成している。この低温ガス化炉１は有機性廃棄物を定量供給装置４によって炉内に受け入れ、前記流動層の下方から、酸素をガス化剤として供給することにより廃棄物のガス化処理を行う。流動層は可燃物の燃焼により５５０〜８５０℃、通常は約６００℃の温度に維持され、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、炭化水素ガス、スチームを主体とするガスと共に、未燃焼チャー等炭素粒子の他多量の燃焼残渣粒子を含むガス状物を生成する。このガス状物は一次ガス化流として、炉頂からガス搬送ダクト５を経由して高温ガス化炉２に供給される。
【００１０】
高温ガス化炉２は、燃焼室７を冷却ジャケット６で外装し、スロート部８を介して下部に急冷室９を形成させてある。この高温ガス化炉２においては、前記一次ガス化流は、ガス導入口１０から炉頂部１１に接線方向に入って旋回流となり、ガス導入口１０の近傍側面の複数箇所、例えば図示のように４箇所からガス化剤として酸素ガスと稀釈ガスとしてのスチームとの混合ガスが導入され、旋回流となるようにされている。通常約６００℃の温度で導入された前記の一次ガス化流はこの酸素による部分燃焼反応により温度が１２００〜１６００℃に上昇し通常約１３５０℃に維持される。そして、ダイオキシン等有害塩素化合物は完全に分解されて、ＣＯおよびＨ２を主体とする合成ガスが生成さ れ、不燃残渣分は溶融して溶融スラグとなり生成ガスと共に燃焼室７内を流下する。
【００１１】
通常、化学工業原料用の合成ガスを製造する場合、前記低温ガス化炉及び高温ガス化炉におけるガス化は５〜９０気圧、好ましくは１０〜４０気圧の加圧下で行うが、ガス化を常圧で行い、生成ガス中のＣＯをＣＯ2 に転化させた後のガス精製を３０〜４０気圧の加圧下で行うことも現実的な方法として考えられる。ガス化の圧力を高圧にすると、処理量が増えること、装置をコンパクトにすることのできるメリットがある。また、低圧では、運転が容易で、設備費が抑えられるというメリットがある。
【００１２】
高温ガス化炉２の急冷室９は、前記燃焼室７のスロート部８に接続されて垂下する下降管１２を備え、この下降管１２の基部の注入堰１３に冷却水が供給され、旋回流で下降管１２の内壁を濡らしながら流下するようにされ、また、この冷却水によって急冷室９の下部は水槽に形成され、下降管１２は下部が水封状態になっている。燃焼室７から流下した溶融スラグは、この水槽内に落下し、急冷されて水砕スラグとなり、ロックホッパ１４を経由して粗粒スラグとして外部に間欠的に取り出される。また、燃焼室７からの生成ガスもまた、下降管１２内を旋回流で流下し、下降管１２の濡れ壁と下部水槽の冷却水により急冷され、急冷室９上部の排ガス口１５から排気され、二次ガス化流としてガス洗浄塔３に供給される。なお、前記急冷室９の水槽からは、スラグ微粒子を含んだ冷却水がスラグスラリー水として抜き出され、図示しない減圧フラッシュドラムを介して沈殿槽等に供給されて微粒スラグが回収されるようにされている。
【００１３】
高温ガス化炉２から排気された二次ガス化流は、ベンチュリー式スクラバ１６を介してガス洗浄塔３に導入される。ガス洗浄塔３は、その下部に気液混合体サイクロン部１７を配し、その上部に棚段部１８を配してある。すなわち、二次ガス化流は、ベンチュリー式スクラバ１６で多量の高圧水を供給され、噴霧状態で気液混合体サイクロン部１７に導入されて旋回流となり、ガス中のＨＣｌを水に吸収させると共に、そのガスを微細なスラグを含む水と分離し、中央管１９を通って上昇する。次いで、ガス流は、２段のシーブ式トレイ２０と２段の衝突板式トレイ２１とからなる棚段部１８に至り、気液混合体サイクロン部１７で分離し切れなかったガス中の微細スラグとＨＣｌをさらに除去し、洗浄塔頂部のデミスタ２２で同伴ミストを除去した後、塔外に排出される。
【００１４】
この処理された洗浄ガスは、Ｈ２およびＣＯを主体としてスチーム、ＣＨ４、ＣＯ２等を含む合成ガスであり、さらに図示しないガス冷却工程で水分を凝縮 分離させた後、ガス精製工程等に送られる。気液混合体サイクロン部１７からの分離水はガス洗浄塔３の側底部から抜き出され、前記高温ガス化炉２の急冷室９の冷却水として循環利用される。また、気液混合体サイクロン部１７の底部から抜き出された微細なスラグを含むスラグスラリー水は図示しない減圧フラッシュドラムを経由して沈殿槽等に供給され、微粒スラグが回収される。
【００１５】
本発明に係る廃棄物のガス化処理装置は、以上のように構成されているが、さらに説明すると、図１に示したように、高温ガス化炉２の急冷室９からの排出ガス流すなわち二次ガス化流は、スラグ粒子を同伴する。この二次ガス化流はまずベンチュリー式スクラバ１６に導入される。このベンチュリー式スクラバ１６において、ガス流は加速されて高速乱流になると共に、多量の高圧循環水が噴霧され、この分散された水滴にスラグ粒子を衝突付着させかつガス中のＨＣｌを吸収させる。このベンチュリー式スクラバ１６による高速ガス流は液分の多い固体・液体・気体の混合ガス流であり、そのまま、ガス洗浄塔３に供給される。
【００１６】
図２に示したように、このガス洗浄塔３の前記高速ガス流の供給箇所は気液混合体サイクロン部１７に構成されており、前記高速ガス流は、ガス液導入口２３から接線方向に塔内に入り旋回流となり、らせん状に塔内を降下し、その間にガス流中の水とスラグ粒子は遠心力により内壁に沿って降下して塔底に溜り、ガス流は中央管２４を通って上昇する。
【００１７】
このガス洗浄塔３の上部には棚段部１８が設けられている。この棚段部１８は下部側に棚段状に設けた２段のシーブ式トレイ２０とその上部に棚段状に設けた２段の衝突板式トレイ２１との組合わせからなっている。
シーブ式トレイ２０は、図３に示したように、多数の微小なシーブ孔２５を穿設した多孔板で、一端部を下方に垂直に折り立てた形の垂下板２６で段部を形成させてある。多数のシーブ孔２５はガスが均一に偏りなく通過できるように、規則的な配置としてある。また、２段のシーブ式トレイ２０におけるシーブ孔２５は同じ径（トレイ径1,300mm において、シーブ孔径7mm ）ではあるが若干ピッチを変えてある。また、上下の垂下板２６は上方からみて対向位置にある。
【００１８】
さらに、衝突板式トレイ２１は、図４および図５（ａ）、（ｂ）にみられるように、それぞれ、シーブ板２７と衝突板２８との組合わせになっており、シーブ板２７は図３に示した前記シーブ式トレイ２０と類似して多数の微小なシーブ孔２９を穿設した多孔板であり、衝突板２８においては多数のスリット３０を平行に設けてある。そして、シーブ板２７の上面側に衝突板２８を、シーブ孔２９の列とスリット３０とが重ならないような状態で、スペーサ３１を介在させてボルト３２で所定間隔に固定してある。また、２組のシーブ板２７には、前記シーブ式トレイ２０と同様に、それぞれ対向する一端側に垂下板３３による段部を設けてある。
【００１９】
図２のように、セットされた衝突板式トレイ２１とシーブ式トレイ２０の各上段の上面には洗浄水ノズル３４から、洗浄水を供給するようにしてあり、洗浄水は、シーブ板２７の上面とシーブ式トレイ２０の上面に水膜を形成する形で流れ、垂下板２６、３３を伝わって下段側に流下するようにしてある。デミスタ２２からの分離水は排水管３５により下方に流下させ、棚段部１８からの分離水は排水管３６により塔内下部に流下させ、中央管２４の頂部の外周部に貯留した上昇ガス流からの分離水は排水管３７により塔内下部に流下させる。さらに、塔底のスラグスラリー水排出口３８からはスラグスラリー水を排出させるようにしてある。
【００２０】
したがって、前記気液混合体サイクロン部１７からの上昇ガス流は、各シーブ式トレイ２０のシーブ孔２５を前記洗浄水の水膜を突き抜けて通過し、このシーブ孔２５を通過した気流は、次いで、衝突板式トレイ２１においてシーブ板２７のシーブ孔２９を通過してから衝突板２８に衝突し、さらに折曲してスリット３０を通過して上昇する。この間、ガス流中の微細なスラグ粒子は水流に伴われて分離し、ガス流中のＨＣｌはさらに水流に吸収されて下方に流下することによって、ガス流から分離するようにされている。そして、ガス流は、棚段部１８の上方のデミスタ２２を通過してガス同伴ミストを分離され、頂部のガス排出口３９から、洗浄ガス流として排出される。
【００２１】
以上のガス洗浄塔３においては、特に、ガス導入部分を気液混合体サイクロン部１７とし、従来除塵目的で２段の衝突板式トレイのみの構成であったのを、シーブ式トレイ２０と衝突板式トレイ２１との組合わせを各２段ずつの組合わせとし、好ましくは、前記気液混合体サイクロン部１７の前段階にベンチュリー式スクラバ１６を加えた組合わせを備えたものとすることにより、二次ガス化流を加湿状態において、酸性成分ＨＣｌの吸収除去と固体スラグ粒子の除去を積極的に行うもので、固体と液体と気体との分離が徹底的に行え、しかも構造が簡単で、安価であり、圧力損失が少なく経済的であるという利点を有する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、高温ガス化炉からの二次ガス化流の洗浄処理を行うガス洗浄装置において、気液混合体サイクロン機構とシーブ式トレイと衝突板式トレイによる棚段機構との組合わせを採用し、特に、後者の棚段機構において、シーブ式トレイと衝突板式トレイを所定の順列で各２段に構成し、さらには、前記気液混合体サイクロン機構の前段にベンチュリー式スクラバを設けたことにより、生成二次ガスからのＨＣｌの吸収除去とスラグ粒子の回収が完璧に行われる有機性廃棄物のガス化処理装置が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス化処理装置の要部を示すフロー図である。
【図２】図１におけるガス洗浄塔の断面図である。
【図３】図２のガス洗浄塔におけるシーブ式トレイの平面図である。
【図４】図２のガス洗浄塔における衝突板式トレイの部分平面図である。
【図５】図２のガス洗浄塔における衝突板式トレイを示し、（ａ）はその部分平面図で、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１      低温ガス化炉
２      高温ガス化炉
３      ガス洗浄塔
６      冷却ジャケット
７      燃焼室
８      スロート部
９      急冷室
１１      炉頂部
１２      下降管
１３      注入堰
１４      ロックホッパ
１５      排ガス口
１６      ベンチュリー式スクラバ
１７      気液混合体サイクロン部
１８      棚段部
１９      中央管
２０      シーブ式トレイ
２１      衝突板式トレイ
２２      デミスタ
２３      ガス液導入口
２４      中央管
２５      シーブ孔
２６      垂下板
２７      シーブ板
２８      衝突板
２９      シーブ孔
３０      スリット
３１      スペーサ
３２      ボルト
３３      垂下板
３４      洗浄水ノズル
３５      排水管
３６      排水管
３７      排水管
３８      スラグスラリー水排出口
３９      ガス排出口
【図１】
0004061633.tif 000002
【図２】
0004061633.tif 000003
【図３】
0004061633.tif 000004
【図４】
0004061633.tif 000005
【図５】
0004061633.tif 000006