(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解炉と、
熱分解炉からの熱分解ガスを加熱して改質ガスに改質するガス改質炉と、
ガス改質炉からの改質ガスを浄化処理してクリーンガスに改質するクリーンガス精製装置と、
ガス改質炉と熱分解炉とに接続され、ガス改質炉で生じた熱エネルギーを熱分解炉へ伝熱するようガス改質炉と熱分解炉との間を循環する熱媒が通る熱媒管と、
ガス改質炉とクリーンガス精製装置との間に設けられ、ガス改質炉からの改質ガスの熱を回収する廃熱回収ボイラと、を備え、
熱分解炉は、熱媒管中の熱媒により伝熱された熱エネルギーを利用して被処理物の熱分解性能を向上させることを特徴とする熱分解処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱分解炉で被処理物を熱分解して生成される熱分解ガスを、改質、洗浄してクリーンガスを精製する熱分解処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、被処理物を熱分解処理する従来の熱分解処理システムを示す構成図である。図４に示す熱分解処理システムは、乾燥機１と、乾燥機１の下流側に接続された熱分解炉２と、熱分解炉２の下流側に接続されたガス改質炉３とを備えている。
【０００３】
ガス改質炉３の下流側には廃熱回収ボイラ５が接続され、廃熱回収ボイラ５の下流側にはクリーンガス精製装置４が接続されている。また、クリーンガス精製装置４と熱分解炉２とは、クリーンガス返送管１６により連結されている。
【０００４】
熱分解処理システムに供給された被処理物は、まず、乾燥機１で乾燥された後に、熱分解炉２に送られて固体状残さ２１と熱分解ガス２２とに熱分解される。固体状残さ２１は、熱分解ガス２２とは別個に熱分解炉２から排出される。熱分解ガス２２は、熱分解炉２からガス改質炉３に送られて、ガス改質炉３においてガスクラッキング反応により改質ガス２３に改質処理される。ガス改質炉３の改質ガス２３は、廃熱回収ボイラ５に送られて冷却された後に、クリーンガス精製装置４へ送られる。クリーンガス精製装置４に送られた改質ガス２３は、脱塩処理、脱硫処理、ダスト回収処理、等の浄化処理が施されて、性状の安定したクリーンガス２４に精製される。
【０００５】
クリーンガス精製装置４で精製されたクリーンガス２４のうち一部は、クリーンガス精製装置４の後段に設置されたガスエンジン発電器や加熱炉等のクリーンガス利用機器３０に送られて、熱源ガスとして利用される。他方、クリーンガス精製装置４で精製されたクリーンガス２４のうち残りは、クリーンガス返送管１６を通って、熱分解炉２に送られる。熱分解炉２は、クリーンガス返送管１６を通って送られてくるクリーンガス２４の有する熱エネルギーを利用して補助加熱される。これにより、熱分解炉２は被処理物の熱分解性能を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の熱分解処理システムでは、熱分解炉２の補助加熱に、クリーンガス２４の有する熱エネルギーが利用されている。
【０００７】
従って、クリーンガス精製装置４で精製されたクリーンガス２４の有する熱エネルギーの一部分は、熱分解炉２を補助加熱するために消費されるので、熱分解処理システムとは別体に設けられたクリーンガス利用機器３０の熱源ガスとして用いることができない。
【０００８】
しかしながら、熱分解処理システムとは別体に設けられたクリーンガス利用機器３０では、熱源として、クリーンガス２４のように性状が非常に安定したガスを利用することが必要とされている。従って、クリーンガスを可能な限り十分にクリーンガス利用機器に供給することは、非常に望ましい。
【０００９】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、被処理物の熱分解処理の際に生じる熱エネルギーを効率的に活用することができ、性状が非常に安定したクリーンガスを熱分解処理システムとは別体に設けられたクリーンガス利用機器に供給することができる熱分解処理システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解炉と、熱分解炉からの熱分解ガスを加熱して改質ガスに改質するガス改質炉と、ガス改質炉の改質ガスを熱分解炉へ送る改質ガス返送管と、ガス改質炉から熱分解炉を経て送られてくる改質ガスを浄化処理してクリーンガスに精製するクリーンガス精製装置と、を備え、熱分解炉は、改質ガス返送管中の改質ガスにより伝えられる熱エネルギーを利用して被処理物の熱分解性能を向上させることを特徴とする熱分解処理システムである。
【００１１】
本発明によれば、改質ガス返送管中の改質ガスにより伝えられる熱エネルギーを利用して熱分解炉を補助加熱することができるので、クリーンガス精製装置で生じるクリーンガスの有する熱エネルギーを、熱分解炉の補助加熱のために用いる必要はない。
【００１２】
本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解炉と、熱分解炉からの熱分解ガスを加熱して改質ガスに改質するガス改質炉と、ガス改質炉からの改質ガスを浄化処理してクリーンガスに改質するクリーンガス精製装置と、ガス改質炉と熱分解炉とに接続され、ガス改質炉で生じた熱エネルギーを熱分解炉へ伝熱するようガス改質炉と熱分解炉との間を循環する熱媒が通る熱媒管と、ガス改質炉とクリーンガス精製装置との間に設けられ、ガス改質炉からの改質ガスの熱を回収する廃熱回収ボイラと、を備え、
を備え、熱分解炉は、熱媒管中の熱媒により伝熱された熱エネルギーを利用して被処理物の熱分解性能を向上させることを特徴とする熱分解処理システムである。
【００１３】
本発明によれば、熱媒管中の熱媒により伝えられる熱エネルギーを利用して熱分解炉を補助加熱することができるので、クリーンガスの有する熱エネルギーを、熱分解炉の補助加熱のために用いる必要はない。
【００１４】
好ましくは、クリーンガス精製装置と熱分解炉とを接続し、クリーンガス精製装置から熱分解炉へクリーンガスを送るクリーンガス返送管をさらに備えている。
【００１５】
クリーンガス返送管を通って送られてくるクリーンガスにより伝熱される熱エネルギーを利用して、熱分解炉を加熱することができるので、被処理物の熱分解性能がより向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１の実施の形態を示す図である。ここで図１は熱分解処理システムを示す構成図である。
【００１８】
図１において、熱分解処理システムは、被処理物を加熱、乾燥する乾燥機１と、乾燥機１の下流側に接続され、被処理物を乾留して固体状残さ２１と熱分解ガス２２とに熱分解する熱分解炉２とを備えている。
【００１９】
熱分解炉２の下流側には、熱分解ガス搬送管１１を介してガス改質炉３が接続されるとともに、改質ガス搬送管１２を介してクリーンガス精製装置４が接続されている。ガス改質炉３では、熱分解炉２から熱分解ガス搬送管１１を介して送られてくる熱分解ガス２２を加熱して、ガスクラッキング反応により改質処理を施して改質ガス２３に改質している。また、クリーンガス精製装置４では、図示しない各種機器により、ガス改質炉３から熱分解炉２および改質ガス搬送管１２を介して送られてくる改質ガス２３に、脱塩処理、脱硫処理、ダスト回収処理等の浄化処理を施して、性状が非常に安定したクリーンガス２４を精製している。
【００２０】
ガス改質炉３と熱分解炉２とは改質ガス返送管１３により接続されており、ガス改質炉３の改質ガス２３は、改質ガス返送管１３を通って熱分解炉２へ送られて、熱分解炉２を補助加熱するのに利用される。
【００２１】
また、クリーンガス精製装置４の下流側には、クリーンガス搬送管１５を介してガスエンジン発電器や加熱炉等のクリーンガス利用機器３０が接続されている。
【００２２】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２３】
熱分解処理が必要とされる廃棄物等の被処理物は、乾燥機１で加熱、乾燥された後に、熱分解炉２へ送られる。
【００２４】
熱分解炉２に送られた被処理物は、熱分解炉２が独自に有する熱源（図示せず）により主加熱され、また、後述するガス改質炉３から送られてくる改質ガス２３により補助加熱されることにより、乾溜されて固体状残さ２１と熱分解ガス２２とに熱分解される。熱分解炉２で熱分解された固体状残さ２１は、熱分解ガス２２とは別個に熱分解炉２から排出される。この間、熱分解ガス２２は、熱分解ガス搬送管１１を介してガス改質炉３へ送られる。
【００２５】
ガス改質炉３へ送られた熱分解ガス２２は、ガスクラッキング反応により改質処理が施されて、性状が比較的安定した改質ガス２３に改質される。例えば、熱分解ガス２２中の高分子量の炭化水素は、ガスクラッキング反応により、低位発熱量を有する低分子量の水素、一酸化炭素、メタン等の化学的に安定した物質に化学変化する。
【００２６】
ガス改質炉３で熱分解ガス２２から生成した改質ガス２３は、直ちに、改質ガス返送管１３を通って熱分解炉２へ送られる。なお、ガス改質炉３から熱分解炉２へ送られる改質ガス２３は、ガス改質炉３における改質処理により約１０００℃という温度になっており、非常に高温となっている。
【００２７】
熱分解炉２へ送られた改質ガス２３は、熱分解炉２の補助加熱のために利用される。すなわち、熱分解炉２へ送られてくる高温の改質ガス２３の有する熱エネルギーは、熱分解炉２へ伝熱されて、熱分解炉２を補助加熱するために消費される。これにより、熱分解炉２における被処理物の熱分解性能は向上し、また、改質ガス２３は、熱エネルギーが消費されて温度が低下する。
【００２８】
熱分解炉２で温度が低下した改質ガス２３は、改質ガス搬送管１２を通って、クリーンガス精製装置４へ送られる。
【００２９】
クリーンガス精製装置４へ送られた改質ガス２３は、脱塩処理、脱硫処理、ダスト回収処理等の浄化処理が施されて、性状が非常に安定したクリーンガス２４に精製される。クリーンガス精製装置４で精製されたクリーンガス２４は、浄化処理の際に蓄えられた化学的な熱エネルギーを確保した状態で、クリーンガス搬送管１５を介してクリーンガス利用機器３０へ送られる。このようにしてクリーンガス２４は、クリーンガス利用機器３０の熱源ガスとして利用される。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、改質ガス返送管１３中の改質ガス２３により伝えられる熱エネルギーを利用して、熱分解炉２における被処理物の熱分解性能を向上させることができる。このため、熱分解炉２の熱分解性能を向上させるために、クリーンガス精製装置４で精製されたクリーンガス２４の化学的な熱エネルギーを用いる必要はない。このため、クリーンガス２４の有する全ての熱エネルギーをクリーンガス利用機器３０の熱源に利用することができ、クリーンガス２４をクリーンガス利用機器３０の熱源ガスとして十分に活用することができる。また、ガス改質炉３で生じた改質ガス２３の熱エネルギーは、熱分解炉２を補助加熱するために消費されるので、改質ガス２３の温度をクリーンガス精製装置４における浄化処理に十分に適した温度に低下することができる。従って、ガス改質炉３とクリーンガス精製装置４との間に廃熱回収ボイラ５等（図４参照）の冷却装置を設けて、この冷却装置により、改質ガス２３の温度を、クリーンガス精製装置４における浄化処理に適した温度に下げる必要がない。また、たとえ、廃熱回収ボイラ５等の冷却装置を設ける必要がある場合でも、冷却装置の負荷は軽減され、簡略な冷却装置で改質ガスの温度を適切な温度域まで下げることができる。このため、熱分解処理システムは、全体の構成を非常に簡素化することができる。
【００３１】
第２の実施の形態
図２は本発明の第２の実施の形態を示す図である。ここで図２は熱分解処理システムを示す構成図である。
【００３２】
図２に示す第２の実施の形態は、改質ガス返送管１３の代わりに、水や油等の熱媒２５が循環する熱媒管１４によって、熱分解炉２とガス改質炉３とを接続したものである。また、ガス改質炉３とクリーンガス精製装置４との間には廃熱回収ボイラ５が設けられている。廃熱回収ボイラ５は、ガス改質炉３から送られてくる改質ガス２３の温度を、クリーンガス精製装置４における浄化処理に適した温度に下げて、この改質ガス２３をクリーンガス精製装置４へ送るものである。
【００３３】
他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００３４】
図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３５】
図２に示される熱分解処理システムにおいて、被処理物は、乾燥機１で乾燥された後に熱分解炉２に送られて、固体状残さ２１と熱分解ガス２２とに熱分解される。熱分解炉２で熱分解された固体状残さ２１は、熱分解ガス２２とは別個に熱分解炉２から排出され、この間、熱分解ガス２２は、ガス改質炉３に送られて改質ガス２３に改質される。
【００３６】
この時、ガス改質炉３で生成された改質ガス２３は、約１０００℃の温度を有し、非常に高温となっている。このような改質ガス２３の有する熱エネルギーは、熱媒管１４を流れる熱媒２５により吸収される。熱媒２５は、ガス改質炉３の改質ガス２３から吸収した熱エネルギーを熱媒管１４を介して熱分解炉２へ伝熱する。この場合、熱媒管１４中の熱媒２５により伝熱された熱エネルギーを利用して熱分解炉２を補助加熱することができ、これにより、熱分解炉２における被処理物の熱分解性能は向上し、また、改質ガス２３は、熱媒２５によって熱エネルギーが持ち去られ、温度が低下する。
【００３７】
ガス改質炉３において温度が低下した改質ガス２３は、廃熱回収ボイラ５へ送られ、後段に設置されたクリーンガス精製装置４における浄化処理に適した温度に調整される。温度調整がされた改質ガス２３は、廃熱回収ボイラ５からクリーンガス精製装置４へ送られ、クリーンガス精製装置４において浄化処理が施されて、性状が非常に安定したクリーンガス２４に精製される。クリーンガス２４は、浄化処理の際に蓄えた化学的な熱エネルギーを確保した状態で、クリーンガス精製装置４からクリーンガス搬送管１５を介してクリーンガス利用機器３０へ送られて、クリーンガス利用機器３０の熱源ガスとして利用されることとなる。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、熱分解炉２は、ガス改質炉３の改質ガス２３の有する熱エネルギーを吸収した熱媒２５により補助加熱され、これにより熱分解炉２の熱分解性能を向上させることができる。従って、熱分解炉２の熱分解性能を向上させるために、クリーンガス２４の熱エネルギーを用いる必要はない。このため、クリーンガス２４の有する全ての熱エネルギーを、クリーンガス利用機器３０の熱源に利用することができる。また、ガス改質炉３で生じた改質ガス２３の熱エネルギーは、熱媒２５に吸収されて持ち去られるので、改質ガス２３は温度が低下する。従って、ガス改質炉３からの改質ガス２３をクリーンガス精製装置４における浄化処理に適した温度に低下させる廃熱回収ボイラ５の負荷は軽減され、廃熱回収ボイラ５を簡略化することができる。また、改質ガス２３を、熱媒２５のみによってクリーンガス精製装置４における浄化処理に適した温度に低下させることができる場合には、廃熱回収ボイラ５等の冷却装置を設ける必要はない。このため、熱分解処理システム全体の構成は非常に簡素化される。
【００３９】
第３の実施の形態
図３は本発明の第３の実施の形態を示す図である。ここで図３は熱分解処理システムを示す構成図である。
【００４０】
図３に示す第３の実施の形態は、クリーンガス精製装置４と熱分解炉２とが、クリーンガス返送管１６によって接続され、クリーンガス精製装置４において精製されたクリーンガス２４の一部を、クリーンガス返送管１６を通って熱分解炉２へ送り、熱分解炉２の補助加熱に利用するものである。クリーンガス精製装置４において精製されたクリーンガス２４の残りは、クリーンガス搬送管１５を通ってクリーンガス利用機器３０へ送られる。
【００４１】
他の構成は図２に示す第２の実施の形態と略同一である。
【００４２】
図３において、図２に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
図３に示される熱分解処理システムにおいて、被処理物は、乾燥機１で乾燥された後に熱分解炉２に送られて、固体状残さ２１と熱分解ガス２２とに熱分解される。熱分解炉２で熱分解された固体状残さ２１は、熱分解ガス２２とは別個に熱分解炉２から排出され、この間、熱分解ガス２２は、ガス改質炉３に送られて改質ガス２３に改質される。
【００４４】
この時、ガス改質炉３で生成された改質ガス２３の有する熱エネルギーは、熱媒管１４を流れる熱媒２５により吸収される。改質ガス２３から熱エネルギーを吸収した熱媒２５は、熱媒管１４を介して熱分解炉２へ伝熱して、熱分解炉２を補助加熱する。他方、改質ガス２３は、熱媒２５により熱エネルギーが持ち去られて、温度が低下する。
【００４５】
温度が低下した改質ガス２３は、廃熱回収ボイラ５へ送られ、後段に設置されたクリーンガス精製装置４における浄化処理に適した温度に調整されて、クリーンガス精製装置４へ送られる。改質ガス２３は、クリーンガス精製装置４において浄化処理が施されて、性状が非常に安定したクリーンガス２４に精製される。
【００４６】
浄化処理の際に蓄えた化学的な熱エネルギーを確保したクリーンガス２４の一部は、クリーンガス返送管１６を通って熱分解炉２へ送られ、残りのクリーンガス２４は、クリーンガス搬送管１５を通ってクリーンガス利用機器３０へ送られて、熱源として利用される。
【００４７】
クリーンガス返送管１６を通って熱分解炉２へ送られたクリーンガス２４は、熱分解炉２を補助加熱するために利用される。すなわち、熱分解炉２へ送られたクリーンガス２４の有する熱エネルギーは、熱分解炉２を補助加熱するのに消費される。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、熱分解炉２の熱分解性能を向上させるために、熱媒２５により吸収されたガス改質炉３の改質ガス２３の有する熱エネルギーと、クリーンガス精製装置４において精製されたクリーンガス２４の有する熱エネルギーとを用いることができる。従って、クリーンガス２４の有する熱エネルギーのみを消費して熱分解炉２の熱分解性能を向上させる場合に比べて、クリーンガス２４の有する熱エネルギーの消費を少なくすることができ、クリーンガス２４を効率的にクリーンガス利用機器３０の熱源として活用することができる。
【００４９】
なお、図３において、熱媒管１４を設ける代わりに、改質ガス返送管１３によって熱分解炉２とガス改質炉３を接続してもよい。この場合、熱分解炉２は、クリーンガス返送管１６を通って送られてくるクリーンガス２４の有する熱エネルギーと、改質ガス返送管１３を通って熱分解炉２へ送られる改質ガス２３の有する熱エネルギーとによって補助加熱されて、熱分解炉２の熱分解性能は更に向上する。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガス改質炉の改質ガスの有する熱エネルギーを効率的に利用して熱分解炉を補助加熱することができる。また、クリーンガス精製装置で生じた性状が非常に安定したクリーンガスを、熱分解処理システムとは別体に設けられたクリーンガス利用機器に十分に供給することができる。また、改質ガスの熱エネルギーは熱分解炉の補助加熱に利用されて、改質ガスの温度は低下するので、改質ガスを低下させる冷却装置を簡略化することができる。このように、被処理物の熱分解処理の際に生じる熱エネルギーを効率的に活用して、熱分解炉における被処理物の熱分解性能を向上させることができるので、熱分解処理システム全体の熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱分解処理システムの第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明による熱分解処理システムの第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】本発明による熱分解処理システムの第３の実施の形態を示す構成図である。
【図４】従来の熱分解処理システムを示す構成図である。
【符号の説明】
１  乾燥機
２  熱分解炉
３  ガス改質炉
４  クリーンガス精製装置
５  廃熱回収ボイラ
１１  熱分解ガス搬送管
１２  改質ガス搬送管
１３  改質ガス返送管
１４  熱媒管
１５  クリーンガス搬送管
１６  クリーンガス返送管
２１  固体状残さ
２２  熱分解ガス
２３  改質ガス
２４  クリーンガス
２５  熱媒
３０  クリーンガス利用機器
【図１】
0004326732.tif 000002
【図２】
0004326732.tif 000003
【図３】
0004326732.tif 000004
【図４】
0004326732.tif 000005