JP2000249317A - 固形廃棄物の溶融処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水分を多く含んだ極低発熱量の固形廃棄物を
助燃材を使用せず高温燃焼させて灰分を溶融スラグ化
し、設備的に複雑かつ高価な間接乾燥工程等なしで固形
廃棄物の水分を低下させ、固形廃棄物から分離した水分
を別途処理する設備を必要としない固形廃棄物の溶融処
理方法を提供する。 【解決手段】 固形廃棄物ａをガス化した後に高温燃焼
により廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する方法におい
て、固形廃棄物ａをガス化工程に供給する前に脱水し、
脱水された固形廃棄物をガス化及び高温燃焼して灰分を
溶融したのち、高温の燃焼排ガス中に脱水した水分を噴
霧して蒸発酸化処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固形廃棄物の溶融処
理方法に係り、特に固形廃棄物をガス化した後に高温燃
焼により廃棄物中の灰分を溶融スラグ化して処理する方
法に関するものである。ここで、固形廃棄物とは一般都
市ごみあるいは水分を多く含む固形産業廃棄物である。
水分を多く含む固形産業廃棄物には汚泥も含まれる。

【０００２】

【従来の技術】ガス化炉におけるガス化工程と溶融炉に
おける高温燃焼工程とを組合わせ、廃棄物をガス化した
後に高温燃焼により廃棄物中の灰分を溶融スラグ化して
処理する方法が知られている。この方法は、灰分を含む
固形廃棄物を処理するに際し、ダイオキシン類のような
有害な有機化合物を発生させにくくし、かつ灰分を溶融
スラグ化して安定化させることができるものであり、ガ
ス化工程と高温燃焼工程を組み合わせたガス化溶融燃焼
方法である。この場合、灰分の溶融温度は１２００℃以
上であるため、高温燃焼工程ではこれ以上の温度で燃焼
させる必要がある。

【０００３】しかしながら、一般都市ごみのような固形
廃棄物は多量の水分を含む場合が多く、この水分の蒸発
潜熱で低位発熱量が低下して自己燃焼熱のみでは高温燃
焼できず、油などの助燃材を必要とする場合がある。ま
た、ガス化工程において固形廃棄物を乾燥後ガス化する
ために固形廃棄物の間接乾燥工程を付加している場合も
ある。ここで、間接乾燥工程とは、伝熱面を通した加熱
により廃棄物中の水分を蒸発させ乾燥させるが、熱分解
や炭化はさせない工程のことである。さらに、固形廃棄
物から水分を分離した場合には、水分を別途処理する設
備を必要とする。即ち、従来のガス化溶融燃焼方法で多
量の水分を含む固形廃棄物を処理した場合には、種々の
解決すべき問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は以下
を課題とするものである。 （１）水分を多く含んだ極低発熱量の固形廃棄物を、助
燃材を使用せず高温燃焼させて灰分を溶融スラグ化する
とともに、発生する熱を有効利用すること。 （２）設備的に複雑かつ高価な固形廃棄物の間接乾燥工
程等なしで、あるいはより効果的な方法で固形廃棄物の
水分を低下させること。 （３） 固形廃棄物から分離した水分を別途処理する設
備を必要としないか、あるいは簡単に処理できること。 （４） 脱水した後の塊状廃棄物を別途破砕機で破砕す
ることなく、脱水装置の先端で解砕し、そのままガス化
工程へ直接に投入するとともに、安定した廃棄物の供給
を行うこと。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の１態様は、固形廃棄物をガス化した後
に高温燃焼により廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する方
法において、固形廃棄物をガス化工程に供給する前に脱
水し、脱水された固形廃棄物をガス化及び高温燃焼して
灰分を溶融したのちの高温の燃焼排ガス中に前記脱水し
た水分を噴霧して蒸発酸化処理するか、あるいは前記脱
水した水分を間接加熱することにより発生する蒸気を供
給して分解処理することを特徴とするものである。

【０００６】本発明は、一般都市ごみ等の固形廃棄物に
含まれる水分の多くが圧搾により容易に分離できること
及び灰分溶融後では灰の融点以下でも有機化合物の完全
燃焼が可能であることを利用する。また、このような操
作により、固形廃棄物の含水率が安定化してガス化溶融
燃焼方式の運転が安定する。前記高温燃焼により灰分を
溶融するまでの段階の空気比を１近傍とし、前記脱水し
た水分を噴霧する工程で完全燃焼に必要な総燃焼空気比
１．３〜１．６となるように空気比０．３〜０．６の空
気量を同時に供給する。

【０００７】また、本発明の１態様は、固形廃棄物をガ
ス化した後に高温燃焼により廃棄物中の灰分を溶融スラ
グ化する方法において、固形廃棄物をガス化工程に供給
する前に脱水し、脱水された固形廃棄物をガス化及び高
温燃焼して灰分を溶融することを特徴とするものであ
る。

【０００８】本発明は、一般都市ごみ等の固形廃棄物に
含まれる水分の多くが圧搾により容易に分離できること
を利用する。また、このような操作により、固形廃棄物
の含水率が安定化してガス化溶融燃焼方式の運転が安定
する。

【０００９】本発明の１態様は、固形廃棄物をガス化し
た後にさらに高温でガス化する方法において、該固形廃
棄物をガス化工程に供給する前に脱水し、脱水された該
固形廃棄物をガス化及び高温でガス化することを特徴と
するものである。

【００１０】本発明の１態様は、固形廃棄物をガス化し
た後に高温で廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する方法に
おいて、該固形廃棄物をガス化工程に供給する前に脱水
し、脱水された該固形廃棄物をガス化及び高温で灰分を
溶融したのちの高温のガス中に前記脱水した水分を供給
して酸化処理することを特徴とするものである。

【００１１】本発明の１態様は、固形廃棄物をガス化し
た後に高温で熱分解する方法において、該固形廃棄物を
ガス化工程に供給する前に脱水し、脱水された該固形廃
棄物をガス化及び高温で熱分解したのちの高温のガス中
に前記脱水した水分を供給して酸化処理することを特徴
とするものである。

【００１２】本発明の１態様は、固形廃棄物をガス化し
た後に高温で熱分解する方法において、該固形廃棄物を
ガス化工程に供給する前に脱水し、脱水された該固形廃
棄物はガス化および高温で熱分解し、前記脱水により得
られる水分は間接加熱により水分を蒸発させ、前記脱水
により得られる水分及び／又は該間接加熱により発生す
る蒸気は高温で熱分解後の高温ガス中に供給して酸化処
理することを特徴とするものである。

【００１３】本発明の１態様は、固形廃棄物をガス化し
た後に高温燃焼により廃棄物中の灰分を溶融スラグ化す
る方法において、該固形廃棄物をガス化工程に供給する
前に脱水し、脱水された該固形廃棄物はガス化および高
温燃焼して灰分を溶融し、前記脱水により得られる水分
は間接加熱により水分を蒸発させ、前記脱水により得ら
れる水分及び／又は該間接加熱により発生する蒸気は高
温燃焼後の高温排ガス中に供給して酸化処理することを
特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固形廃棄物の
溶融処理方法を具体化した実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、以下の形態はあくまで一例にす
ぎず、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではな
いことを明記しておく。また、本発明は、固形廃棄物や
石炭等の可燃物、とりわけ水分の多い固形廃棄物や石炭
等の可燃物について低温炉で低温（４５０〜６５０℃）
でガス化し、ガス化による可燃性ガスと未燃炭素分を飛
灰と共に高温（１３００℃以上）で溶融し、飛灰を溶融
スラグとして得るとともに、溶融炉では、有価（可燃）
ガスを得るような所謂ケミカルリサイクル仕様の２段ガ
ス化システムや、低温（８００℃以下、好適には４５０
℃〜６５０℃）でガス化した後、有価（可燃）ガスを高
温（１０００℃以上）で改質し、改質したガスを燃料電
池やガスエンジンに用いるシステムにも適用できる。と
いうのも、これらのシステムの構成およびその温度条件
は２段の燃焼の場合と基本的に変わらないからである。

【００１５】図１は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法
を実施する装置の構成の１例を示す概略図である。図１
において、符号１は流動層ガス化炉であり、流動層ガス
化炉１には定量供給装置２によって固形廃棄物ａが供給
されるようになっている。符号３は高温燃焼を行う溶融
炉であり、溶融炉３は１次燃焼室４、２次燃焼室５、３
次燃焼室６からなっている。２次燃焼室５と３次燃焼室
６の間に溶融スラグの排出口７が形成されている。

【００１６】定量供給装置２は先端に行くに従って直径
が小さくなるテーパ形状のスクリュウコンベヤからな
り、ここで固形廃棄物は圧搾され水分が脱水分離され
る。脱水された固形廃棄物は流動層ガス化炉１に供給さ
れ熱分解ガス化され、ガス化された可燃性ガスおよびガ
スに同伴された固定炭素分（チャーを含む）は溶融炉３
で高温燃焼する。１次燃焼室４と２次燃焼室５では空気
比１近傍で高温で燃焼させ灰分を溶融させる。溶融した
灰分を溶融スラグとして排出口７から排出分離したの
ち、３次燃焼室６に脱水分離した汚水と燃焼空気を供給
し、汚水中の水分を蒸発させ、汚水中の有機分を酸化処
理する。ちなみに水分６４％で低位発熱量１０００kcal
／kgの都市ごみを圧搾して水分４０％にすると、低位発
熱量は約２０７０kcal／kgになる。

【００１７】図２は、図１に示す定量供給装置の詳細構
造を示す図である。定量供給装置２の外部ケーシング
は、原料ホッパ部４０１と、先端に行くに従って内側の
直径が小さくなるテーパ形状のケーシング４０２と、そ
の下流に設けられた複数の開口部４３０を有するテーパ
形状の穴明きケーシング４０３と、出口４５０を含む先
端ケーシング４０４より形成されている。ケーシング内
部にはテーパ形状のケーシングに合わせて先端に行くほ
どスクリュウ羽根の外周直径が小さくなるスクリュウ軸
４１０が設けられている。固形廃棄物ａは、原料ホッパ
部４０１に供給され、スクリュウ軸４１０の回転により
スクリュウ軸先端へと搬送されるとともに、スクリュウ
軸４１０及びケーシング４０２のテーパ形状により圧縮
される。圧縮された固形廃棄物からは水分が圧搾され、
ケーシング４０３に設けられた複数の開口４３０から機
外へ排出される。開口の大きさは廃棄物が出てこない大
きさで最大径で１０ｍｍ程度である。圧搾されて含水率
が低下した廃棄物は出口４５０から流動層ガス化炉１へ
と供給される。

【００１８】定量供給装置２のケーシング４０２，４０
３，４０４の内部では廃棄物が圧縮されており、先端部
に行くに従いケーシング内の機内圧が上昇しているの
で、廃棄物は密に充満し、外部から空気等が漏れ込むこ
とはない。また圧搾により廃棄物の含水率が低下するの
で、流動層ガス化炉内での蒸発潜熱による熱損失が少な
くなり、その分、酸素比も低下するので、冷ガス効率が
高くなる。また圧縮された廃棄物は密度も比較的均一に
なり、可燃性成分の供給量の変動も少なくなり、発熱量
の変動もすくなくなるので、本発明の原料フィーダとし
て非常に好ましい装置である。

【００１９】本発明の原料フィーダを設計及び製作する
に際し注意すべき点は、スクリュウ軸の各スクリュウピ
ッチ間の占める容積の変化率の設定である。一般廃棄物
は普通に収集された状態では空隙率が高く、約６０％程
度の空隙を有している。従って、一般廃棄物を圧縮する
場合、容積比で元の容積の０．３〜０．４までは比較的
容易に圧縮できるが、それ以下に圧縮しようとすると必
要動力が急激に増加する。圧搾脱水はこの０．３〜０．
４以下にまで圧縮されて初めてなされるものであり、本
発明の原料フィーダを設計及び製作する際は、如何にこ
の領域で有効に脱水を行わせるかが重要になる。脱水性
を高めるには圧縮率を徐々に高め、圧搾水が圧縮部全体
で均等に発生するようにするのが好ましい。また圧縮さ
れた原料は固くしまっており、容易に容積を変化させら
れる状態ではないので、圧縮部においては各ピッチ毎の
容積変化率を急激に変化させることは避けるべきであ
る。特に元の容積、即ち切り出し部の容積の０．２５以
下の領域で容積が急激に減少するような構造にしてはな
らない。

【００２０】図１８及び表１に本発明者らが実施した原
料フィーダの一例を示す。

【表１】 表１に示した実施例ではホッパ切り出し部のスクリュウ
ピッチ間の容積を１００％とした場合、次の１段目ピッ
チで４８．８％にまで一気に圧縮し、その後徐々に容積
を減じ、６段目の最終ピッチでは２２．６％にまで圧縮
している。最終段の容積比は通常１０％から２５％の間
に設定するが、好ましくは１２％から２０％が良く、更
に好ましくは１５％から１８％がよい。４８．８％から
２２．６％までの圧縮では、前段ピッチの容積に対する
容積を比が徐々に大きくなるように変化させている。こ
れは圧縮が進むにつれて更なる圧縮は困難になるので、
容積変化率を小さくして圧縮度合いを緩和しているので
ある。特に最終段の６段目のピッチ間容積は、５段目の
ピッチ間容積よりも大きくして圧縮動力の低減を図って
いる。ここでは圧縮よりも圧縮原料の厚みを減ずる目的
でスクリュウ設計がなされており、原料内部の残存水分
の排出性を高めている。このように容積変化率を考慮し
た設計にすることにより、圧縮率を徐々に高めながら圧
搾水を圧縮部全体で均等に発生させることができ、発生
した圧搾水を即座に排出することが容易になるのであ
る。

【００２１】図１１は図２に示す定量供給装置２の別の
態様を示す図である。図１１（ａ）は定量供給装置の詳
細構造を示す図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の
要部拡大断面図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）のXI矢視
図である。図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）に示すよう
に、定量供給装置２のスクリュウ軸４１０の先端部に対
応するケーシング４０４’の内壁にナイフ状あるいはホ
ック状の突起ｈを複数個設けたものである。圧縮された
廃棄物ａ’は、後続する廃棄物に押されて円筒状に延出
する。該突起ｈは、該延出した円筒状廃棄物ａ”の外周
から切り込むようにナイフ状のエッジを有した形状を有
し、ケーシングの内周面に円周方向に所定間隔で略均等
に配置されている。該廃棄物ａ”は、該突起ｈにより粗
く解砕され、そのままガス化炉に供給される。

【００２２】図１２は、定量供給装置２の更に別の態様
を示す図である。定量供給装置２のスクリュウ軸４１０
において、軸内部に軸方向にガスの流通孔ｉを設けてい
る。流通孔ｉは、軸のガス化炉側（廃棄物排出側）で
は、その先端近傍でスクリュウ軸の半径方向に略均等に
分散して分かれて軸外面に小孔状またはスリット状に開
口して複数の孔ｊを形成し、軸の他端側では軸端面より
ガス供給管４２０にて外部のガス供給装置４２１と接続
されている。スクリュウ軸４１０及びケーシング４０２
により圧縮された廃棄物ａ’は、後続する廃棄物に押さ
れてガス化炉へ円筒状に延出する。延出した廃棄物ａ”
は、その自重により円筒状部分のある部分が折れてガス
化炉１の流動層８に落下するまで延出する。落下する部
分の大きさ（長さ）はそのとき廃棄物ａ”を構成する構
成物の重さの違いにより、その時々に異なっており、軽
い成分で構成されている場合と重い成分で構成されてい
る場合では延出する長さにかなりの違いが生ずる。そし
て大きな固まりとなって廃棄物ａ”が流動層ガス化炉１
に落下した場合は、流動層８の大きな温度変動となり、
制御上好ましくない。

【００２３】前述の図１１に示す方法も、上述の問題を
考慮し、圧縮廃棄物ａ”を裂き、速やかな流動層投下を
意図したものであるが、図１２に示す方法は、更に圧縮
され延出した該廃棄物ａ”を、一定の大きさごとに分割
し流動層８に落下させるように工夫したものである。す
なわち、スクリュウ軸４１０の一定回転回数や一定時間
ごとに間歇的に、スクリュウ軸４１０に設けた孔ｉに高
圧窒素ガス、ＣＯ２など不燃性ガスを高圧で吹き込み、
スクリュウ軸４１０のガス化炉側の先端近傍で、スクリ
ュウ軸の半径方向に略均等に分散して分かれて軸外面に
小孔状またはスリット状に開口した孔ｊから該不燃性ガ
スを高圧で吹き出させ、軸の外側の廃棄物ａ”を該孔ｊ
から噴出するガスの圧力によって割裂させる。

【００２４】廃棄物の延出の程度は、スクリュウ軸４１
０の回転回数によって分かるので、適当な回転回数ごと
に高圧窒素ガスなど不燃性ガスを供給するガス供給装置
４２１は、供給弁ｋを開いてスクリュウ軸４１０に設け
た孔ｉに高圧窒素ガスを供給する。スクリュウ軸４１０
の回転数が常に一定の場合は適当な時間ごとに高圧ガス
を供給してもよい。高圧の不燃性ガスの供給は瞬間的で
長くても１〜３秒であり、軸４１０中の孔ｉの容積は小
さいので、この吹き込みによる流動層８の温度への影響
は殆ど無視できる。高圧の不燃性ガスを一定時間供給し
たあと、ガス供給装置４２１は、供給弁ｋを閉じ、スク
リュウ軸４１０の次の定められた回転回数に至るまで、
あるいは定められた時間に至るまで供給弁ｋを開かず、
高圧の不燃性ガスを供給しない。このようにすること
で、スクリュウの操作速度に適合して、常に一定の廃棄
物を流動層炉に落下させることができ、そのことによ
り、安定した温度条件に流動層８を保つことができる。
なお、この方法と前述した図１１に示す方法を合わせて
行うことが最も好適であることは言うまでもない。

【００２５】図２、図１１および図１２に示す定量供給
装置２から供給された一般都市ごみ等の廃棄物ａは、図
１に示すように、流動層ガス化炉１に供給された後に流
動層中にて部分酸化すなわちガス化され、固形状物すな
わち微細化した固形炭素分を同伴した生成ガスｃが流動
層ガス化炉１から排出される。ここで用いる内部旋回式
の流動層ガス化炉１は、流動層８の中央部で下降し、周
辺部で上昇するといった流動媒体の旋回流を積極的に行
わせるもので、４５０〜８５０℃、好ましくは４５０〜
６５０℃、より好ましくは５００〜６００℃に層温をキ
ープすることにより下記のような特徴を持たせることが
できる。

【００２６】即ち、廃棄物ａは粗破砕程度で供給でき、
このために生ずる大きなサイズの不燃物ｄの流動層から
の排出もスムーズに行える。また、層温を低く保つこと
により熱分解ガス化の反応が比較的緩慢となるため、ガ
ス発生の変動が抑えられる。固形炭素分の層内酸化が良
好であるため、固形炭素分の微粉化並びに酸化に伴って
発生する熱の有効利用が効率的に行える。更に、層内で
の熱の拡散が良好であるため、アグロメ（塊状化）の発
生が防止でき、鉄、銅、アルミニウム等の有価金属を未
酸化状態で回収できる。

【００２７】層温を４５０℃以下とすると、熱分解ガス
化の反応が極端に遅くなることから、未分解物の層内へ
の堆積が懸念される。一方、層温を６５０℃以上とする
と、アルミニウムの回収ができないばかりか、熱分解ガ
ス化の反応が速くなるため、廃棄物ａを供給する際の質
と量の変動の影響をまともに受けてガス発生が大きく変
動する、いわゆる「暴れる」という現象が起きる。８５
０℃以上ではアグロメ発生の危険も増す。このため、流
動層の温度範囲は４５０〜８５０℃、好ましくは４５０
〜６５０℃、より好ましくは５００〜６００℃としてい
る。なお、廃棄物が粉粒状或いは汚泥や石炭のように容
易に微粉砕できるものが対象であれば、流動層ガス化炉
１で部分酸化させる必要はなく、固形廃棄物を脱水した
後に溶融炉３に直接供給し、ガス化及び高温燃焼させる
ことができる。この場合、図１に示すシステムから流動
層ガス化炉１を除去し、溶融炉３のみとすることもでき
る。流動層ガス化炉１のフリーボード９には、必要に応
じて空気が吹き込まれ、流動層より１００〜２００℃高
い温度でガス化生成物のさらなる部分酸化が行われる。

【００２８】流動層ガス化炉１からの微粉状の固形炭素
分を同伴した生成ガスｃは溶融炉３に供給され、垂直の
１次燃焼室４及び傾斜した２次燃焼室５にて、予熱され
た空気と旋回流中で混合しながら、１２００〜１６００
℃、好ましくは１３００〜１４００℃の高温で部分酸化
される。この時、固形炭素分中の灰分は、高温のためス
ラグミストとなるが、このスラグミストの大部分は旋回
流による遠心力の作用により、１次燃焼室４及び２次燃
焼室５の炉壁上の溶融スラグ層に捕捉される。そして、
この炉壁面を流れ下った溶融スラグは、２次燃焼室５と
３次燃焼室６の間にある排出口７より排出され、直接ま
たは間接的に冷却された後にスラグ粒として回収され
る。

【００２９】溶融した灰分を溶融スラグとして排出口７
から排出分離したのち、図２に示す定量供給装置２によ
って固形廃棄物から分離された汚水が３次燃焼室６に供
給される。供給された汚水中の水分は３次燃焼室６にて
完全に蒸発し、また汚水中の有機分は３次燃焼室６にて
酸化処理される。

【００３０】図１、図２、図１１および図１２に示す本
発明の一実施形態によれば、一般都市ごみ等の固形廃棄
物に含まれる水分の多くが圧搾によりある程度の水分の
レベルまでは比較的容易に分離できること及び灰分溶融
後では灰の融点以下でも有機化合物の完全燃焼が可能で
あることを有効に利用し、流動層ガス化炉に固形廃棄物
を投入する前に固形廃棄物から水分を分離し、分離され
た水分を溶融炉のスラグ分離後に燃焼排ガス中に供給
し、蒸発させて処理する。そして、分離された汚水およ
び水分中の有機物を高温により酸化処理する。

【００３１】図１３は、本発明の固形廃棄物の溶融処理
方法を実施する装置の構成の第２の例を示す概略図であ
る。廃棄物ａから分離された汚水を溶融炉３から排出さ
れる排ガスの熱や排ガスの熱によって加熱された空気や
蒸気（排ガスによって加熱されて発生するボイラの蒸
気）などで間接加熱し、蒸気等に変換して処理する方法
である。即ち、図１３に示すように、汚水乾燥機８０を
設け、汚水乾燥機８０に溶融炉３から排出される排ガス
の熱や排ガスの熱によって加熱された空気や蒸気を導
き、定量供給装置２によって、廃棄物から分離された汚
水を前記空気や蒸気で加熱する。図１に示す方法を直接
供給とすれば、図１３に示す方法は間接供給である。直
接供給法においては、汚水の性状によって、汚水の噴霧
場所に設けた噴霧用ノズル（図示せず）から噴霧される
汚水の噴霧ミストの粒径を小さくすることが困難な場合
がある。この場合、汚水の噴霧場所である３次燃焼室６
の容積は大きくしなければならず、非経済的である。一
方、間接供給法は、汚水を約１００℃で沸騰させて、蒸
気として供給するため、噴霧用ノズルは不要になり、目
詰まり等の恐れがなくなるので、一部固形分や飛沫を同
伴してもまったく問題ない。

【００３２】図１３に示す構成において、廃棄物ａから
分離された汚水は、汚水乾燥機８０に導入され、そこで
溶融炉３から排出される排ガスの熱や排ガスの熱によっ
て加熱された空気や蒸気などと熱交換する。汚水は熱交
換により加熱され沸騰し、水分を蒸発させる。汚水は次
第に水分を失い濃縮汚泥や乾燥汚泥の性状となる。これ
ら濃縮汚泥や乾燥汚泥は再び廃棄物ａと混ぜられ、定量
供給装置２に投入される。汚水乾燥機８０で汚水から蒸
発した水分は溶融炉３の３次燃焼室６に供給される。こ
のように汚水を系外で蒸発させてから３次燃焼室６に供
給することで、汚水を直接３次燃焼室６に供給する場合
に比べて、３次燃焼室６でのガス温度の低下が避けられ
るので、その下流に設けられる排熱ボイラ等の熱回収工
程において温度差を高く維持できるので、同じ伝熱面積
でも多くの熱が回収できる。特に灰を溶融させる温度に
まで高めた後の高温ガス中に汚水を吹き込む場合は、汚
水を蒸発させた後の水分を供給することによって蒸発潜
熱が奪われることがなく、輻射熱伝達が支配的な高温域
での熱回収が可能になるので、汚水を直接吹き込む場合
と同程度の大きさの伝熱面で、汚水乾燥機８０に供給す
るための蒸気を余分に発生させるだけの収熱が可能にな
るのである。

【００３３】図１および図１３に示す実施形態では、定
量供給装置２において廃棄物から水分を脱水する構成に
なっているが、脱水工程の場所は定量供給装置に限定さ
れるものではなく、前処理工程のどこに組込んでもよ
い。また、脱水の方法は図２に示される方法に限定され
るものではなく、公知の各種の方法を用いてもよい。ま
た図１に示す実施形態では、廃棄物のガス化工程を行う
装置は流動層ガス化炉になっているが、流動層に限定さ
れるものではなく、キルン方式等のいかなるガス化方式
であってもよい。

【００３４】なお、図１および図１３に示す実施形態で
は、脱水した水分の直接系統図だけを示しているが、ピ
ット等で受け、異物を濾過する工程を入れてもよい。す
なわち、脱水を行う工程において、溶融炉における高温
燃焼の温度を検知して、燃焼温度がほぼ一定となるよう
に脱水率を制御することが好ましい。この場合、一旦水
分を貯留するバッファが必要となるため、ピット等で脱
水された水分を溜めることが好ましい。また、脱水水分
（ごみ汚水）を噴霧する場合、排ガス冷却が均一となり
短時間で蒸発酸化されるよう微細化するためには微細ノ
ズルを使用するが、この場合、微細ノズルが水分中の異
物により詰まらないよう、異物を濾過する工程を入れる
ことが好ましい。

【００３５】図３は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法
を実施する装置の構成の第３の例を示す概略図である。
本実施の形態においては、廃棄物は廃棄物供給装置１２
に設置された脱水機１９により脱水されたのち、溶融炉
１３に供給される。溶融炉１３は、立型シャフト炉と呼
ばれ、廃棄物とともにコークス、石灰石を投入して、炉
内を熱分解・ガス化しながら廃棄物は下降し、炉底部
で、吹き込まれた酸素、空気によりガス化した後の廃棄
物を高温燃焼して、不燃物や灰分を溶融スラグ化する型
式のものである。溶融炉１３において、廃棄物はガス化
され、固形分を含む生成ガスは２次燃焼炉１４に供給さ
れる。脱水機１９により廃棄物から分離された水分（ご
み汚水）は、溶融炉１３でガス化したガスを燃焼させる
２次燃焼炉１４に噴霧され、ここで蒸発酸化処理され
る。溶融炉１３に供給される水分が低減するので、助燃
剤であるコークスや酸素が節約される。２次燃焼炉１４
で燃焼された燃焼ガスはボイラ１５で冷却され熱回収さ
れたのち、減温塔１６でさらに冷却され、そののちバグ
フィルタ１７に送られ除じんされる。バグフィルタ１７
から排出された燃焼排ガスは、触媒反応塔８１、誘引送
風機８２および煙突８３を経て、大気放出される。廃棄
物中の不燃物や灰分は、溶融炉１３内で溶融スラグとな
り、溶融炉１３の底部から連続出さい装置１８を介して
排出される。排出された溶融スラグは、その後、水砕さ
れて回収される。

【００３６】図４は、本発明の固形廃棄物の溶融処理方
法を実施する装置の構成の第４の例を示す概略図であ
る。本実施の形態においては、廃棄物は脱水機２９で脱
水されたのち熱分解炉２１に供給され、熱分解ガス化さ
れる。熱分解で発生したチャーは熱分解の過程で冷却さ
れた砂（流動媒体）とともに焼却炉２２に送られ、ここ
で燃焼する。熱分解炉２１及び焼却炉２２はともに流動
床炉で、２炉は分割されているので、熱分解炉２１で発
生した塩化水素は焼却炉２２に混入せず、高温のスーパ
ーヒータ２３の設置が可能である。焼却炉２２内で昇温
された砂はスーパーヒータ２３で熱回収された後、再
度、熱分解炉２１に供給される。熱分解炉２１に供給さ
れた砂は、その後、焼却炉２２に戻る。脱水機２９によ
り廃棄物の水分が低減するため、熱分解炉２１の流動床
部の冷却が低減し、焼却炉２２と熱分解炉２１の両炉に
おける流動床温度安定に寄与する。焼却炉２２からの燃
焼ガスはダストコレクタ２４で除じんされた後、ボイラ
２５で冷却され熱回収される。この後、ボイラ２５から
排出された排ガスは所定の排ガス処理装置で処理された
のち排出される。

【００３７】一方、ダストコレクタ２４で捕集されたダ
スト（灰）は灰溶融炉２７に送られ、ここで熱分解炉２
１で発生した熱分解ガスの高温燃焼により溶融スラグ化
される。脱水機２９により廃棄物から分離された水分
（ごみ汚水）は、灰溶融炉２７の上部に噴霧され、ここ
で蒸発酸化処理される。灰溶融炉２７の燃焼排ガスもボ
イラ２５に送られ焼却炉２２の排ガスとともに処理され
る。

【００３８】図５は、本発明の固形廃棄物の溶融処理方
法を実施する装置の構成の第５の例を示す概略図であ
る。廃棄物は脱水機３９で脱水されたのち部分燃焼炉３
１に供給され、部分燃焼ガス化される。部分燃焼炉３１
からのガスは、出口サイクロン３２で除じんされた後、
第１旋回溶融炉３３で高温燃焼し、除じんされなかった
灰を溶融分離する。第１旋回溶融炉３３を出た排ガス
は、冷却塔３４、空気予熱器３５、ガスクーラ３６を通
る間に冷却され、排ガスが保有している熱は回収され
る。部分燃焼炉３１は流動床炉からなり、脱塩装置４２
を使用する方式では部分燃焼炉３１に脱塩剤が投入さ
れ、反応除去された塩素化合物は出口サイクロン３２で
捕集され、脱塩装置４２へ送られる。

【００３９】一方、ガスクーラ３６を出た排ガスは飛灰
回収設備３７、有害ガス除去設備３８で処理されたのち
排出される。サイクロン３２で捕集されたチャーは、脱
塩装置４２で塩素分が除去された後、上段燃焼炉４７で
燃焼する。上段燃焼炉４７からのガスは、上段燃焼炉サ
イクロン４８で除じんされた後、冷却塔（又はボイラ）
３４に合流する。また、別方式としては、サイクロン３
２で捕集されたチャーは第２旋回溶融炉４０で高温燃焼
し、灰分を溶融スラグ化する。脱水機３９により廃棄物
から分離された水分（ごみ汚水）は、第１旋回溶融炉３
３の下流側の機器（ここでは冷却塔３４）に噴霧され、
ここで蒸発酸化処理される。

【００４０】図６は、本発明の固形廃棄物の溶融処理方
法を実施する装置の構成の第６の例を示す概略図であ
る。廃棄物は破砕機５０で破砕されたのち脱水機４９で
脱水され、流動層熱分解炉４１に供給され、部分燃焼ガ
ス化される。流動層熱分解炉４１は外部循環型である。
流動層熱分解炉４１で生成されたガスは溶融炉４３で高
温燃焼し、灰分は溶融スラグ化される。この後、排ガス
は、排ガス冷却器４４、第１集じん機４５、第２集じん
機４６で処理されたのち排出される。脱水機４９により
廃棄物から分離された水分（ごみ汚水）は、溶融炉４３
の下流側の排ガス冷却器４４に噴霧され、ここで蒸発酸
化処理される。一方、流動層熱分解炉４１の底部から砂
とともに抜き出されたアルミニウムや鉄は砂と分離され
回収される。そして、分離された砂は流動層熱分解炉４
１に戻される。

【００４１】図７は、本発明の固形廃棄物の溶融処理方
法を実施する装置の構成の第７の例を示す概略図であ
る。本実施の形態においては、廃棄物は脱水機５９で脱
水されたのち熱分解ドラム５１で間接加熱され熱分解さ
れる。熱分解ドラム５１からのガスは溶融炉５３で高温
燃焼し、灰分は溶融スラグ化される。脱水により、熱分
解ドラム５１へ供給される廃棄物中の水分が低減するの
で、ドラム加熱のための高温の空気量が減少し、高温空
気加熱器５４を小型化できる。脱水機５９により廃棄物
から分離された水分（ごみ汚水）は、溶融炉５３のあと
の高温空気加熱器５４の前段に噴霧され、ここで蒸発酸
化処理される。この後、排ガスは、ガス冷却塔５５、第
１バグフィルタ５６、排ガス処理設備５７で処理され排
出される。熱分解ドラム５１で間接加熱され熱分解され
て発生したチャーは、鉄、非鉄金属、ガレキと分離後、
溶融炉５３に供給され高温燃焼し、灰分は溶融スラグ化
される。

【００４２】図８は、本発明の固形廃棄物の溶融処理方
法を実施する装置の構成の第８の例を示す概略図であ
る。本実施の形態においては、廃棄物はプレス６９で脱
水されたのち熱分解炉６１で間接加熱され熱分解され
る。廃棄物はプレス６９で圧縮成形され、廃棄物中の水
分が低減するので、熱分解炉６１の加熱熱量が節約でき
る。熱分解炉６１からのガスは高温反応炉６２において
供給される酸素又は空気で高温燃焼し、灰分は溶融スラ
グ化されたのち排出される。プレス６９により廃棄物か
ら分離された水分（ごみ汚水）は、高温反応炉６２の出
口部に噴霧され、ここで蒸発酸化処理される。高温反応
炉６２からの燃焼ガスは、ガス冷却器６４で急冷され、
その後、ガス精製設備６５で精製されたのち利用され
る。ガス冷却器６４の排水は沈殿槽６６で固形物が分離
されたのち、水処理され再利用される。

【００４３】図９は、図１及び図１３に示す装置で使用
される流動層ガス化炉１と溶融炉３の構造をより詳細に
示した垂直断面斜視図である。また、図１０は図９に示
す流動層ガス化炉１の概略断面図である。図９及び図１
０に示すように、流動層ガス化炉１の炉底には、円錐状
の分散板７６が配置されている。分散板７６を介し供給
される流動化ガスは、炉底中央部２０４付近から炉内へ
上向き流として供給される中央流動化ガス２０７及び炉
底周辺部２０３から炉内へ上向き流として供給される周
辺流動化ガス２０８からなる。流動化ガス全体の酸素量
が、廃棄物の燃焼に必要な理論燃焼酸素量の１０％以上
３０％以下とされ、炉内は、還元雰囲気とされる。

【００４４】中央流動化ガス２０７の質量速度は、周辺
流動化ガス２０８の質量速度より小にされ、炉内周辺部
上方における流動化ガスの上向き流がデフレクタ２０６
により炉の中央部へ向かうように転向される。それによ
って、炉の中央部に流動媒体（硅砂を使用）が沈降拡散
する移動層２０９が形成されるとともに炉内周辺部に流
動媒体が活発に流動化している流動層２１０が形成され
る。流動媒体は、矢印１１８で示すように、炉周辺部の
流動層２１０を上昇し、次にデフレクタ２０６により転
向され、移動層２０９の上方へ流入し、移動層２０９中
を下降し、次に矢印１１２で示すように、分散板７６に
沿って移動し、流動層２１０の下方へ流入することによ
り、流動層２１０と移動層２０９の中を矢印１１８およ
び１１２で示すように循環する。

【００４５】定量供給装置２によって移動層２０９の上
部へ供給された廃棄物ａは、流動媒体とともに移動層２
０９中を下降する間に、流動媒体のもつ熱により加熱さ
れ、主として揮発分がガス化される。移動層２０９に
は、酸素がないか少ないため、ガス化された揮発分から
なる熱分解ガス（生成ガス）は燃焼されないで、移動層
２０９中を矢印１１６のように抜ける。それ故、移動層
２０９は、ガス化ゾーンＧを形成する。フリーボード９
へ移動した生成ガスは、矢印１２０で示すように上昇
し、ガス出口１０８より生成ガスｃとして排出される。

【００４６】移動層２０９でガス化されない、主として
チャー（固定炭素分）やタール１１４は、移動層２０９
の下部から、流動媒体とともに矢印１１２で示すように
炉内周辺部の流動層２１０の下部へ移動し、比較的酸素
含有量の多い周辺流動化ガス２０８により燃焼され、部
分酸化される。流動層２１０は、可燃物の酸化ゾーンＳ
を形成する。流動層２１０内において、流動媒体は、流
動層内の燃焼熱により加熱され高温となる。高温になっ
た流動媒体は、矢印１１８で示すように、傾斜壁（デフ
レクタ）２０６により反転され、移動層２０９へ移り、
再びガス化の熱源となる。流動層２０９の温度は、５０
０〜６００℃に維持され、抑制された燃焼反応が継続す
るようにされる。流動層ガス化炉１の底部外周側の部分
には、不燃物１２４を排出するためのリング状の不燃物
排出口２０５が形成されている。

【００４７】図９及び図１０に示す流動層ガス化炉１に
よれば、流動層炉内にガス化ゾーンＧと酸化ゾーンＳが
形成され、流動媒体が両ゾーンにおいて熱伝達媒体とな
ることにより、ガス化ゾーンＧにおいて、発熱量の高い
良質の可燃ガスが生成され、酸化ゾーンＳにおいては、
ガス化困難なチャーやタール１１４を効率よく燃焼させ
ることができる。それ故、廃棄物のガス化効率を向上さ
せることができ、良質の可燃ガス（熱分解ガス）を生成
することができる。

【００４８】流動層ガス化炉１のガス出口１０８は、溶
融炉３のガス入口１４２に連通されている。溶融炉３
は、ほぼ垂直方向の軸線を有する円筒形の１次燃焼室
４、および水平方向に傾斜する２次燃焼室５を備えてい
る。流動層ガス化炉１で発生した生成ガスｃおよび微粒
子は、ガス入口１４２より１次燃焼室４へその軸線のま
わりに旋回するように供給される。

【００４９】１次燃焼室４は、上端に始動バーナ１３２
を備えるとともに、燃焼用空気を軸線のまわりに旋回す
るように供給する複数の空気ノズル１３４を備えてい
る。２次燃焼室５は、１次燃焼室と連通する部分の付近
に配置される助燃バーナ１３６と、燃焼用空気を供給す
る空気ノズル１３４とを備えている。３次燃焼室６は、
２次燃焼室５とその下端で連通されている。２次燃焼室
５と３次燃焼室６の間には溶融灰分を排出可能な排出口
７が形成されている。また、排出口７の上方に排気口１
５４が形成されている。３次燃焼室６内には、輻射板１
６２が設けられており、輻射により排気口１５４から失
われる熱量を減少させている。

【００５０】図１４は、本発明の固形廃棄物の溶融処理
方法を実施する装置の構成の第９の例を示す概略図であ
る。本実施の形態においては、ガス化炉または熱分解炉
から排出される不燃物または熱分解残留物または流動媒
体の保有熱を用いて、廃棄物、特に多含水廃棄物の水分
の低減を更に進める方法である。流動層ガス化炉１の炉
底には不燃物取り出し装置（図示せず）があり、不燃物
取り出し装置から排出されるものは不燃物を主体とする
熱分解残留物及び流動媒体（以下、固形排出物という）
である。流動媒体は通常粒径が均一で均質な砂が用いら
れる。流動層ガス化炉１には質量速度の異なる流動化ガ
スｘと流動化ガスｙとがそれぞれ炉底周辺部と炉中央部
に供給される。

【００５１】排出された固形排出物の温度は１００℃以
上であること求められる。一方、流動層の温度は４５０
℃〜６５０℃以下の温度であるが、搬送装置などの耐熱
性や経済性などを考えると、１００℃〜３００℃、一
方、熱の好適利用という観点で搬送中の熱ロスなどを考
慮すると２００℃〜４００℃がより好適で、両方の適性
からより好適なのは２００℃〜３００℃である。排出さ
れた固形排出物の一部または全部はコンベアなどの搬送
装置（図示せず）により廃棄物供給部の廃棄物ａ中に投
入される。固形排出物の熱容量は固体であるため高温空
気や排ガスなどに比べて非常に大きいため、廃棄物ａ中
の水分はその熱により短時間でかなりの量が蒸散し、廃
棄物ａに残存する水分も高温になる。なお、不燃物の熱
分解残留物や流動媒体からの分離は廃棄物供給部の廃棄
物ａ中へ投入されるまでに行ってもよい。

【００５２】固形排出物を含んだ廃棄物ａは、圧搾式の
脱水機など定量供給装置２で更に水分を脱水されてガス
化炉１に導入される。圧搾式の脱水機など、容積式の圧
搾機で廃棄物の水分を脱水する場合、廃棄物ａの水分量
が多ければ多いほど、一定レベルの水分比にするために
は圧縮比を大きくしなければならず、即ち圧搾機の供給
側の容積を大きくしなければならない。それに伴う動力
負荷の増大もある。しかし、廃棄物ａに高温の固形排出
物を導入し、廃棄物の水分を蒸散させることにより、廃
棄物ａ中の水分量が減り、可燃分の容積比が増えるので
脱水機の圧縮比を低減することができ、脱水機を小型化
し、動力負荷を低減することができる。

【００５３】廃棄物ａの水分の蒸散量が少なく、含水量
の低減があまりない場合でも、ガス化炉１に供給する廃
棄物ａの温度は高くなっているため、ガス化炉１におけ
る燃焼に使われない熱で、かつ水分の温度上昇や気化に
使われる熱の量はかなり低減できる。固形排出物の廃棄
物ａ中への投入により蒸散した水分や、脱水機から排出
された汚水は溶融炉（あるいは燃焼炉）３や溶融炉出口
またはボイラ８５の入り口等の８００℃以上の温度であ
る燃焼部または排ガス部分に導入され、熱分解（酸化）
し、脱臭し、無害化される。なお、固形排出物の廃棄物
ａ中への投入は、本例では脱水前に行ったが、脱水後に
行う場合もある。

【００５４】図１５は、本発明の固形廃棄物の溶融処理
方法を実施する装置の構成の第１０の例を示す概略図で
ある。本実施の形態も、ガス化炉または熱分解炉から排
出される不燃物または熱分解残留物または流動媒体の保
有熱を用いて、廃棄物、特に多含水廃棄物の水分の低減
を更に進める方法である。図１４の実施例では、不燃物
取り出し装置から排出される高温の固形排出物（不燃物
を主体とする熱分解残留物及び流動媒体）を、ガス化炉
１に供給する廃棄物ａに直接投入し、廃棄物ａ中の水分
を固形排出物の熱で加熱し蒸散させる方法を説明した
が、図１５に示す方法は、廃棄物ａに固形排出物を直接
投入せず、廃棄物ａと固形排出物が混合しない状態で熱
交換する方法である。

【００５５】図１５に示すように、流動層ガス化炉１の
炉底から排出された固形排出物の全部または一部は、固
形排出物と廃棄物ａの熱交換を行う装置９０に導入され
る。熱交換を行う装置９０は、単純にある面を挟んで一
方側に廃棄物ａを、もう一方側にガス化炉１から排出さ
れた固形排出物を供給し、両者の熱交換を行うことので
きる装置、例えば内管９１とその外側に内管９１を囲う
外管９２をもつ二重管式熱交換器とし、内管９１の内部
を廃棄物、外管９２と内管９１の間を固形排出物（ある
いは内管９１の内部を固形排出物、外管９２と内管９１
の間を廃棄物でもよい）が各々通過することにより、内
管９１の管壁を通して廃棄物と固形排出物の熱交換をお
こなわせても良い（図示せず）。ただし、固形排出物や
廃棄物ａは流体とは異なるため、より効率のよい熱交換
を得るには、図１５に示すように内管９１（または外管
９２）を回転ドラムとして回転転動させ、その回転転動
により内管内部の物体（例えば廃棄物）や外管９２と内
管９１の間の物体（例えば固形排出物）を攪拌し、内管
９１の管壁を通した熱交換の促進を得る方法がある。さ
らにこの方法は、図１５に示すように回転ドラムからな
る内管９１にスクリュウ羽根形状あるいはネジ形状の凹
凸溝ｎを設けることにより、回転ドラムの回転転動とこ
れら凹凸溝ｎにより、内管９１の内部の物体あるいは内
管９１と外管９２の間の物体あるいはそれら両方につい
て、熱交換装置の各々の供給から排出に至るまでの推進
力を与えることができ、かつ内管９１の管壁を通した熱
交換の促進を更に得ることができる。

【００５６】図１５では、内管９１を回転ドラムとし、
この回転ドラム内に廃棄物を供給し、外管９２と内管９
１の間に固形排出物を供給している。勿論回転ドラム内
を固形排出物、外管９２と内管９１の間を廃棄物ａでも
よい。回転ドラムに供給された廃棄物ａは高温の固形排
出物により加熱される。回転ドラムは回転転動により廃
棄物ａと固形排出物を攪拌し、かつ両者を回転ドラムの
スクリュウ羽根ｎにより各々の供給側から排出側へ移動
させる。図１５に示す例では回転ドラム内の廃棄物の供
給側から排出側への進行方向と固形排出物の供給側から
排出側への進行方向が同じ方向になっているが、異なる
方向でもよい。加熱された廃棄物ａは回転ドラム中を移
動する間にその含有する水分も加熱蒸散される。回転ド
ラムを経た廃棄物ａは、圧搾式の脱水機などで更に水分
を脱水されてガス化炉１に導入される。脱水により分離
された汚水や回転ドラムで廃棄物ａから蒸散した蒸気
は、溶融炉（あるいは燃焼炉）３や溶融炉出口またはボ
イラ８５の入り口等の８００℃以上の温度である燃焼部
または排ガス部分に導入され、熱分解（酸化）し、脱臭
し、無害化される。

【００５７】なお、本実施例では廃棄物ａの固形排出物
による加熱は脱水前に行ったが、脱水後に行う場合もあ
る。加えて、図１３に示す実施例で廃棄物から分離した
汚水を溶融炉から排出される排ガスの熱や排ガスの熱に
よって加熱された空気や蒸気（排ガスによって加熱さ
れ、発生するボイラの蒸気）などで間接加熱する方法を
示したが、本実施例でも、固形排出物による加熱の代わ
りに溶融炉から排出される排ガスの熱や排ガスの熱によ
って加熱された空気や蒸気などで廃棄物を脱水前あるい
は脱水後あるいは場合によっては脱水工程のない単独で
間接加熱する場合もある。

【００５８】図１６は、本発明の図１４に例示した方法
に関連しており、固形廃棄物のガス化炉への定量供給装
置２の別な構造および固形排出物の廃棄物ａへの供給方
法を示す図である。図１６に示すように、定量供給装置
２はケーシング内周は円筒形状であり、ケーシング３０
０には、廃棄物供給部３０１と、ガス化炉の間に固形排
出物供給部３０２とが設けられている。ケーシング３０
０の内部にはスクリュウ羽根外周直径が一定のスクリュ
ウ３０３が設けられている。ただし、スクリュウ羽根の
凹凸部における凸部と凸部の軸方向の間隔（すなわち、
ピッチ間隔）は、廃棄物供給部分は疎で比較的広く、ガ
ス化炉方向に行くに従い徐々に密に（即ち狭く）なり、
固形排出物供給部で再び疎となり、ここからガス化炉に
向かうにしたがって、やや密に（すなわち、廃棄物供給
部分と固形排出物供給部の間で密にした程度以下の間隔
で狭く）なる。

【００５９】ガス化炉から排出される固形排出物は、高
温で乾燥した細粒状であるため、廃棄物ａへの投入方法
を誤るとかえって廃棄物ａ中の水分を吸収してしまうこ
とになる。そこで、先に脱水し、その後砂を導入する方
が好ましい。定量供給装置２に供給された廃棄物ａは廃
棄物供給部３０１と固形排出物供給部３０２の間のスク
リュウ３０３により密にされ、圧搾脱水される。固形排
出物供給部３０２ではスクリュウ羽根のピッチ間隔が広
がることにより、圧搾された廃棄物ａ’とスクリュウ羽
根の間に隙間が生じるが、そこへ高温の固形排出物を投
入することにより、廃棄物ａ’は加熱され、廃棄物ａ’
のもつ水分も加熱蒸散される。脱水された汚水、および
蒸散した水分は溶融炉（あるいは燃焼炉）や溶融炉出口
またはボイラ入り口等の８００℃以上の温度である燃焼
部または排ガス部分に導入され、熱分解し、脱臭し、無
害化される。固形排出物供給部３０２からガス化炉１ま
での間のスクリュウで、廃棄物ａ’および固形排出物は
やや圧縮される。固形排出物は細粒状であり、粒子間の
隙間は均一でかつ小さいので、スクリュウ羽根とケーシ
ングの間の隙間や、廃棄物と廃棄物の間の小さな隙間に
も入ってシール性を向上させ、ガス化炉への間歇的なガ
スのリークをおさえ、ガスのリーク流入量を無視できる
ほど一定の低量にすることもできる。

【００６０】図１７は、本発明の固形廃棄物の溶融処理
方法を実施する装置の構成の第１１の例を示す概略図で
ある。本実施の形態においては、ガス化炉または熱分解
炉から排出される不燃物または熱分解残留物または流動
媒体の保有熱を用いて、廃棄物ａ、特に多含水廃棄物か
ら脱水により分離された汚水を溶融炉３などでの高温無
害化処理の前に加熱蒸散させた後に蒸散した水分を溶融
炉等で無害化する方法である。この方法による効果は図
１３に示す例と同じであるとともに、固形排出物の熱を
有効に利用し、溶融炉３等に汚水が投入された時の内部
温度の極度な低下がなく、ボイラや節炭器の温度変動を
防ぎ、ボイラから出る発生蒸気量の変動をおさえること
ができることである。加えて、温度変動がなく、溶融炉
３や溶融炉出口等の温度は高温のまま維持できるため、
汚水から出た蒸気の熱分解（酸化）脱臭および無害化が
確実になる。

【００６１】流動層ガス化炉１の炉底から排出された固
形排出物の全部または一部は、固形排出物と廃棄物ａか
ら得られる汚水と熱交換を行う装置９０に導入される。
熱交換を行う装置９０は、単純にある面を挟んで一方側
に汚水を、もう一方側に固形排出物を供給し、両者の熱
交換を行うことのできる装置、例えば内管９１とその外
側に内管９１を囲う外管９２をもつ二重管式熱交換器と
し、内管９１の内部を汚水、外管９２と内管９１の間を
固形排出物（あるいは内管９１の内部を固形排出物、外
管９２と内管９１の間を汚水でもよい）が各々通過する
ことにより内管９１の管壁を通して汚水と固形排出物の
熱交換をおこなわせても良い（図示せず）。ただし、固
形排出物は流体とは異なり、また、汚水の量が季節によ
り一定でないため、より効率のよい熱交換を得るには、
図１７に示すように内管９１（または外管９２）を回転
ドラムとして回転転動させ、その回転転動により内管内
部の物体（例えば汚水）や外管と内管の間の物体（例え
ば固形排出物）を攪拌し、内管の管壁を通した熱交換の
促進を得る方法がある。さらにこの方法は、図１７に示
すように回転ドラムにスクリュウ羽根形状あるいはネジ
形状の凹凸溝ｎを設けることにより、回転ドラムの回転
転動とこれら凹凸溝ｎにより、内管内部の物体あるいは
内管と外管の間の物体あるいはそれら両方について、熱
交換装置の各々の供給から排出に至るまでの推進力を与
えることができ、かつ内管の管壁を通した熱交換の促進
を更に得ることができる。

【００６２】図１７に示す例では、内管９１を回転ドラ
ムとし、この回転ドラム内に汚水を供給し外管と内管の
間を固形排出物を供給している。勿論回転ドラム内を固
形排出物、外管９２と内管９１の間を汚水でもよい。回
転ドラムに供給された汚水は高温の固形排出物により加
熱される。回転ドラムは回転転動により汚水と固形排出
物を攪拌し、かつ両者を回転ドラムのスクリュウ羽根ｎ
により各々の供給側から排出側へ移動させる。図１７に
示す例では回転ドラム内の汚水の供給側から排出側への
進行方向と固形排出物の供給側から排出側への進行方向
が同じ方向になっているが、異なる方向でもよい。加熱
された汚水は回転ドラム中を移動する間に一部または全
部が加熱蒸散される。回転ドラムを経た汚水や蒸散した
蒸気は、溶融炉（あるいは燃焼炉）３や溶融炉出口また
はボイラ入り口等の８００℃以上の温度である燃焼部ま
たは排ガス部分に導入され、熱分解（酸化）し、脱臭
し、無害化される。汚水は次第に回転ドラムで水分を失
い濃縮汚泥や乾燥汚泥の性状となる。これら濃縮汚泥や
乾燥汚泥は再び廃棄物ａと混ぜられ、定量供給装置２に
投入される。

【００６３】なお、図１４乃至図１７の例で、ガス化炉
または熱分解炉から排出される不燃物または熱分解残留
物または流動媒体については、それら不燃物または熱分
解残留物または流動媒体あるいはそれらの混合物が排出
準備段階で、例えば炉内に貯留されている場合、貯留部
分でそれらの保有熱を用いて廃棄物の水分を低減する場
合も該当する。

【００６４】以上詳述した方法は、流動床炉を用いた２
段ガス化燃焼方式に好適であるけれども、勿論キルンタ
イプなどの他のタイプでも充分適用できる。例えば、流
動床炉の炉底の不燃物取り出し部から取り出される固形
排出物は、キルン炉で熱分解後に分離装置で分離された
熱分解残留物を用いてもよい。また、廃棄物を供給する
際、供給ごみ中に、砂を混入させるかあるいは熱分解残
留物を混入させてもよい。廃棄物の定量供給装置やそれ
を用いた供給方法も、どの炉に対しても適正な供給方法
である。しかし、最好適なのは流動床炉を使用した場合
である。というのは、流動床炉では砂等の流動媒体を使
用し、それをそのまま利用できるからである。

【００６５】また、本発明は、固形廃棄物や石炭等可燃
物、とりわけ水分の多い固形廃棄物や石炭等可燃物から
有価（可燃）ガスを得る所謂ケミカルリサイクル仕様の
２段ガス化システムや、低温でガス化した後、有価（可
燃）ガスを高温で熱分解改質し、改質したガスを燃料電
池やガスエンジンに用いる発電システムにも容易に適用
できる。これらの場合、炉内圧は常圧仕様、あるいは、
０〜６気圧や１０気圧前後（７〜１３気圧）の高圧仕様
があるが、本発明によりガス化炉はよりシール性がよく
なり、汚水の注入についても、汚水またはその蒸気を昇
圧ポンプで昇圧し、注入量を制御しつつ、溶融炉あるい
は高温改質炉、あるいはそれらの出口など、８００℃以
上の部分に導入することができるので、常圧仕様、高圧
仕様ともに対応可能である。さらに、流動媒体の保有熱
の利用という意味では、１段目のガス化炉で燃え残った
主として未燃炭素である熱分解残留物を別の流動層炉で
燃焼あるいはガス化する場合にも、熱分解残留物を燃焼
あるいはガス化する流動層炉の流動媒体により、これま
で説明した方法の利用が行える。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下に列挙する効果を奏する。 （１）水分を多量に含んだ低発熱量の固形廃棄物を助燃
材を使用せずに高温燃焼させ、灰分を溶融スラグ化する
ことができるとともに、発生する熱を有効利用すること
ができる。 （２）複雑かつ高価な設備による間接乾燥工程を経るこ
となく、固形廃棄物の水分を低下させることができる。 （３）固形廃棄物から分離した水分を別途処理する設備
を必要としないで、水分を処理することができる。 （４）脱水した後の塊状廃棄物を別途破砕機で破砕する
ことなく、脱水装置の先端で解砕し、そのままガス化工
程へ直接に投入するとともに、安定した廃棄物の供給を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法を実
施する装置の構成の１例を示す概略図である。

【図２】図２は図１に示す定量供給装置の詳細構造を示
す図である。

【図３】図３は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法を実
施する装置の構成の第３の例を示す概略図である。

【図４】図４は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法を実
施する装置の構成の第４の例を示す概略図である。

【図５】図５は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法を実
施する装置の構成の第５の例を示す概略図である。

【図６】図６は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法を実
施する装置の構成の第６の例を示す概略図である。

【図７】図７は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法を実
施する装置の構成の第７の例を示す概略図である。

【図８】図８は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法を実
施する装置の構成の第８の例を示す概略図である。

【図９】図９は図１に示す装置で使用される流動層ガス
化炉と溶融炉の構造をより詳細に示した垂直断面斜視図
である。

【図１０】図１０は図９に示す流動層ガス化炉の概略断
面図である。

【図１１】図１１は図２に示す定量供給装置の別の態様
を示す図であり、図１１（ａ）は定量供給装置の詳細構
造を示す図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の要部
拡大断面図、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）のXI矢視図で
ある。

【図１２】図１２は図１に示す定量供給装置の詳細構造
を示す図である。

【図１３】図１３は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法
を実施する装置の構成の第２の例を示す概略図である。

【図１４】図１４は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法
を実施する装置の構成の第９の例を示す概略図である。

【図１５】図１５は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法
を実施する装置の構成の第１０の例を示す概略図であ
る。

【図１６】図１６は図１４に示す定量供給装置の詳細構
造を示す図である。

【図１７】図１７は本発明の固形廃棄物の溶融処理方法
を実施する装置の構成の第１１の例を示す概略図であ
る。

【図１８】図１８は本発明者らが実施した原料フィーダ
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 流動層ガス化炉 ２ 定量供給装置 ３，１３，４３，５３ 溶融炉 ４ １次燃焼室 ５，１４ ２次燃焼室 ６ ３次燃焼室 ７ 排出口 ８ 流動層 ９ フリーボード １２ 廃棄物供給装置 １５，２５ ボイラ １６ 減温塔 １７ バグフィルタ １８ 連続出さい装置 １９，２９，３９，４９，５９ 脱水機 ２１，６１ 熱分解炉 ２２ 焼却炉 ２３ スーパーヒータ ２４ ダストコレクタ ２７ 灰溶融炉 ３１ 部分燃焼炉 ３２ 出口サイクロン ３３ 第１旋回溶融炉 ３４ 冷却塔 ３５ 空気予熱器 ３６ ガスクーラー ４０ 第２旋回溶融炉 ４１ 流動層熱分解炉 ４４ 排ガス冷却器 ４５ 第１集じん機 ４６ 第２集じん機 ５１ 熱分解ドラム ５４ 高温空気加熱器 ５５ ガス冷却塔 ５６ 第１バグフィルタ ５７ 排ガス処理設備 ６２ 高温反応炉 ６４ ガス冷却器 ６５ ガス精製設備 ６６ 沈殿槽 ６９ プレス ３００ 廃棄物供給部分 ３０１ 固形排出物供給部 ３０２ スクリュウ ４０１ 原料ホッパ部 ４０２，４０３，４０４，４０４’ ケーシング ４１０ スクリュウ軸 ４３０ 開口 ４５０ 出口 ａ，ａ’，ａ” 廃棄物 ｃ 生成ガス ｄ 不燃物 ｈ 突起 ｉ 孔 ｊ 小孔またはスリット孔 ｋ 不燃性ガス供給弁 ｍ 回転ドラム ｎ 凹凸溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大下 孝裕 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 西野 喜三郎 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 三好 敬久 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 小宮山 賢 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 早川 淳一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AA16 AA24 AB02 AB03 AC01 AC02 AC03 AC05 BA05 BA06 BA07 FA03 FA21 FA26 3K065 AA11 AA16 AA24 AB02 AB03 AC01 AC02 AC03 AC05 BA05 BA06 BA07 CA09 CA10 CA20 3K070 DA04 DA07 DA12 DA25 DA29 DA32 DA49

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固形廃棄物をガス化した後に高温燃焼に
   より廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する方法において、
   固形廃棄物をガス化工程に供給する前に脱水し、脱水さ
   れた固形廃棄物をガス化及び高温燃焼して灰分を溶融し
   たのちの高温の燃焼排ガス中に前記脱水した水分を噴霧
   して蒸発酸化処理することを特徴とする固形廃棄物の溶
   融処理方法。
2. 【請求項２】 固形廃棄物をガス化した後に高温燃焼に
   より廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する方法において、
   固形廃棄物をガス化工程に供給する前に脱水し、脱水さ
   れた固形廃棄物をガス化及び高温燃焼して灰分を溶融す
   ることを特徴とする固形廃棄物の溶融処理方法。
3. 【請求項３】 固形廃棄物をガス化した後にさらに高温
   でガス化する方法において、該固形廃棄物をガス化工程
   に供給する前に脱水し、脱水された該固形廃棄物をガス
   化及び高温でガス化することを特徴とする固形廃棄物の
   処理方法。
4. 【請求項４】 固形廃棄物をガス化した後に高温で廃
   棄物中の灰分を溶融スラグ化する方法において、該固形
   廃棄物をガス化工程に供給する前に脱水し、脱水された
   該固形廃棄物をガス化及び高温で灰分を溶融したのちの
   高温のガス中に前記脱水した水分を供給して酸化処理す
   ることを特徴とする固形廃棄物の溶融処理方法。
5. 【請求項５】 固形廃棄物をガス化した後に高温で熱
   分解する方法において、該固形廃棄物をガス化工程に供
   給する前に脱水し、脱水された該固形廃棄物をガス化及
   び高温で熱分解したのちの高温のガス中に前記脱水した
   水分を供給して酸化処理することを特徴とする固形廃棄
   物の処理方法。
6. 【請求項６】 固形廃棄物をガス化した後に高温で熱
   分解する方法において、該固形廃棄物をガス化工程に供
   給する前に脱水し、脱水された該固形廃棄物はガス化お
   よび高温で熱分解し、前記脱水により得られる水分は間
   接加熱により水分を蒸発させ、前記脱水により得られる
   水分及び／又は該間接加熱により発生する蒸気は高温で
   熱分解後の高温ガス中に供給して酸化処理することを特
   徴とする固形廃棄物の処理方法。
7. 【請求項７】 固形廃棄物をガス化した後に高温燃焼に
   より廃棄物中の灰分を溶融スラグ化する方法において、
   該固形廃棄物をガス化工程に供給する前に脱水し、脱水
   された該固形廃棄物はガス化および高温燃焼して灰分を
   溶融し、前記脱水により得られる水分は間接加熱により
   水分を蒸発させ、前記脱水により得られる水分及び／又
   は該間接加熱により発生する蒸気は高温燃焼後の高温排
   ガス中に供給して酸化処理することを特徴とする固形廃
   棄物の溶融処理方法。
8. 【請求項８】 前記脱水は先端に行くに従って直径が小
   さくなるテーパ形状のスクリュウコンベヤを使用する圧
   搾工程により行うことを特徴とする請求項１乃至７のい
   ずれか１項に記載の固形廃棄物の溶融処理方法。
9. 【請求項９】 前記ガス化工程は流動層ガス化炉により
   行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に
   記載の固形廃棄物の溶融処理方法。
10. 【請求項１０】 前記固形廃棄物の脱水を行う装置は、
    当該固形廃棄物のガス化工程への供給装置の一部である
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の固形廃棄物の溶融処理方法。
11. 【請求項１１】 前記高温燃焼により灰分を溶融するま
    での段階の空気比を１近傍とし、前記脱水した水分を噴
    霧する工程で完全燃焼に必要な総燃焼空気比１．３〜
    １．６となるように空気比０．３〜０．６の空気量を同
    時に供給することを特徴とする請求項１乃至１０のいず
    れか１項に記載の固形廃棄物の溶融処理方法。
12. 【請求項１２】 前記脱水を行う工程においては、前記
    高温燃焼の温度を検知して、燃焼温度がほぼ一定になる
    ように脱水率を制御することを特徴とする請求項１乃至
    ７のいずれか１項に記載の固形廃棄物の溶融処理方法。
13. 【請求項１３】 前記間接加熱は、ガス化した後に高温
    で熱分解した後のガスの熱あるいはガス化した後に高温
    で熱分解する際に排出される固形物の保有熱により加熱
    することを特徴とする請求項６又は７に記載の固形廃棄
    物の溶融処理方法。
14. 【請求項１４】 前記間接加熱は、ボイラで発生した蒸
    気を用いて加熱し、間接加熱により水分を蒸発し、濃縮
    あるいは乾燥した残留脱水液中の固形分は前記固形廃棄
    物あるいは前記ガス化工程に戻されることを特徴とする
    請求項６又は７又は１３に記載の固形廃棄物の溶融処理
    方法。
15. 【請求項１５】 前記脱水装置は、ガス化炉に直結し、
    脱水し円筒状になった廃棄物を先端部で解砕してそのま
    まガス化工程に供給することを特徴とする請求項１乃至
    １４のいずれか１項に記載の固形廃棄物の溶融処理方
    法。