JP2000319671A - 廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物中に含まれる金属や灰分をリサイクル
利用可能な状態で回収するとともに、ＣＯおよびＨ_２を
多量に含有するガスを回収しＮＨ_３（アンモニア）等の
合成用原料にすることができる廃棄物の二段ガス化シス
テムの運転制御方法を提供する。 【解決手段】 廃棄物ａからなる原料を流動層ガス化炉
１にて低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチ
ャーを溶融炉３０に導入して高温でガス化する廃棄物の
二段ガス化システムの運転制御方法において、流動層ガ
ス化炉１に供給する原料は、廃プラスチックを含む廃棄
物ａを固形化燃料として前処理したものを使用し、固形
化燃料は、流動層２の中で壊れやすいように表面のみを
溶融固化させて成形した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低温ガス化炉と高
温ガス化炉とを用い各種の可燃性廃棄物を低温および高
温の二段階の工程を経てガス化し、ＣＯ（一酸化炭素）
およびＨ_２（水素）を多量に含有する有用なガスを得る
廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＨ_３（アンモニア）は硝酸、各種肥料
（硝安、硫安、尿素）、アクリロニトリル、カプロラク
タム等の原料として、大量生産されている化学工業上の
基礎原料である。このＮＨ_３はＮ_２（窒素）とＨ_２から
高圧下で触媒を用いて合成されるが、Ｈ_２は天然ガス、
ナフサなどのスチームリフォーミングか、石油、石炭、
石油コークスなどの炭化水素の部分燃焼、いわゆるガス
化により得られてきた。一方、都市ゴミ、廃プラスチッ
ク、廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物に代表
される廃棄物は、焼却により減容化されるか、あるいは
未処理のまま埋立処分されてきた。直接、間接を問わ
ず、これらがリサイクル利用される量は全体から見れば
ごく僅かであった。

【０００３】最近、廃棄物を再利用可能な資源とみな
し、廃棄物を二段ガス化システムを用いてガス化するこ
とにより、廃棄物中に含まれる金属や灰分をリサイクル
利用可能な状態で回収するとともに、ＣＯおよびＨ_２を
多量に含有するガスを回収しＮＨ_３（アンモニア）等の
原料にしようとする提案がなされている。この試みは、
ガス化溶融技術、すなわち廃棄物の二段燃焼システムを
応用することにより、廃棄物をマテリアルリサイクルお
よびケミカルリサイクルにより有効利用するものであ
る。

【０００４】図２０は上述の提案された廃棄物二段ガス
化システムの炉本体部の一例を示す概略図である。図２
０においては、低温ガス化炉には、流動媒体ｅを流動層
２の中央部と周辺部の間で旋回させるタイプの流動層ガ
ス化炉１を、高温ガス化炉には、低温ガス化炉からの可
燃ガスとガス化剤を旋回しながら高温でガス化するタイ
プの旋回溶融炉３０を用いている。ロックホッパ（図示
せず）等を介してガス化炉１に供給された廃棄物ａは、
所定温度、好ましくは５５０〜８５０℃に保持された流
動層２中で酸素ｂ、スチームｃと接触することにより熱
分解ガス化される。不燃物ｄは流動媒体ｅと共にガス化
炉１の炉底より抜き出され、スクリーン７で分級され、
不燃物ｄのみがロックホッパ８を介して外部に排出さ
れ、流動媒体ｅは何らかの搬送手段を用いることにより
ガス化炉１に戻される。熱分解ガス化により生成したガ
ス、タール、チャーは、後段の旋回溶融炉３０の燃焼室
３１に供給され、１２００〜１５００℃の高温でガス化
される。同時に、チャー中の灰分は溶融スラグ化され
る。生成したガスは溶融スラグとともに水槽３４の水中
に吹き込まれ急冷される。こうして、スラグ分離室３２
の水槽３４からガラス状のスラグ粒ｆが回収される。符
号３６はロックホッパ、符号３７はスラグスクリーンで
ある。

【０００５】旋回溶融炉３０を出た生成ガスｇは、スク
ラバー３８でスラグミストやＨＣｌを水洗浄により除去
し、ＣＯシフト（ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ_２＋Ｈ_２）やＣＯ
_２（炭酸ガス）除去の工程（図示せず）を経た後に、合
成ガス（ＣＯ＋Ｈ_２）として回収される。このように、
本システムでは廃棄物を合成ガスに転換利用するため、
ガス化炉及び旋回溶融炉へはガス化剤として酸素ｂとス
チームｃの混合ガスが供給される。また、炉内の圧力は
通常１．０１３〜４．０５３ＭＰａ（１０〜４０気圧）
の加圧状態で操作されることが多い。なお、符号ｋは補
給水、符号ｆａは微細スラグである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図２０に示す廃棄物の
二段ガス化システムは、計画段階初期における提案であ
るために、実証レベルのプラントを設計し稼働させよう
とすると、以下に列挙する課題が存在している。 １）廃プラスチック主体の廃棄物を固形化燃料化して前
処理した場合、廃プラスチック全体を溶融させると消費
エネルギーが大きく、また強固に固まるので流動層中で
の熱分解速度が遅く炉床当りの処理負荷を上げることが
できない。 ２）流動層ガス化炉と旋回溶融炉とを接続し流動層ガス
化炉から旋回溶融炉にガス状物を供給するダクトには、
ダクトへのチャー等固体状物の堆積を避けるため、ダク
トの中央部を高くした山形のダクトにするか、ダクト内
を流れるガス状物質の流速を大きくする必要がある。 ３）高温ガス化炉である旋回溶融炉は１２００℃以上の
高温で運転するため、起動バーナを高温ガス化炉に設け
ると、運転時の破損を避けるため、高温ガス化炉の起動
後に起動バーナを抜き取るか、又は、運転中に起動バー
ナの周辺を多量のスチームまたは不活性ガスによってパ
ージし続ける必要がある。 ４）原料が廃プラスチックの場合、原料の供給時に流動
層ガス化炉に連結された原料供給機内で原料が溶着する
恐れがある。 ５）二段ガス化システムによって生成される生成ガスの
量をガス精製や最終生成物反応器等の後段の設備で要求
される量に合致させることが困難である。 ６）停電時、あるいは緊急遮断時に、低温ガス化炉であ
る流動層ガス化炉への原料、流動化ガスの供給を全て停
止してしまうと、流動層中の未分解物が原因となって粗
大な塊状物が生成し、そのままでは炉の再起動が難しい
という事態が発生する。また、停止後も長時間ガスが発
生し、定常時とは質の異なるガスがガス精製系に流入す
る恐れがある。 ７）低温ガス化工程で発生するダイオキシン類が１２０
０℃以上の高温ガス化工程で完全に分解されないと、高
温ガス化以降のガスの冷却・洗浄工程において洗浄水中
にダイオキシンが混入することが懸念される。

【０００７】本発明は、従来の廃棄物の二段ガス化シス
テムが有する上述の１）〜７）の問題点を解決し、廃棄
物中に含まれる金属や灰分をリサイクル利用可能な状態
で回収するとともに、ＣＯおよびＨ_２を多量に含有する
ガスを回収しＮＨ_３（アンモニア）等の合成用原料にす
ることができる廃棄物の二段ガス化システムの運転制御
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明の１態様によれば、廃棄物からなる原料を
流動層ガス化炉にて低温で熱分解ガス化し、得られるガ
ス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温で熱分解ガス
化する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法にお
いて、前記流動層ガス化炉に供給する原料は、廃プラス
チックを含む廃棄物を固形化燃料として前処理したもの
を使用し、前記固形化燃料は、流動層の中で壊れやすい
ように表面のみを溶融固化させて成形したことを特徴と
するものである。廃棄物として、廃プラスチックを用い
る場合には、廃プラスチックを圧縮成形して嵩密度を上
ることが好ましく、この場合、廃プラスチック全体を溶
融固化させるのではなく、圧縮成形物の表面のみを固化
させるように外側から熱を加えて成形することにより、
圧縮成形する際の消費エネルギーの低減を図ることがで
きる。こうして表面のみを固化させた圧縮成形物は、流
動層へ投入した時に容易に壊れやすいので、流動層中で
のガス化に要する時間が短くて済み、したがって、炉床
熱負荷を上げることが可能となる。

【０００９】本発明の１態様によれば、廃棄物からなる
原料を流動層ガス化炉にて低温で熱分解ガス化し、得ら
れるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス
化する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法にお
いて、前記流動層ガス化炉と溶融炉とを接続するダクト
は、略水平な直管状のダクトとし、該ダクトの入口ガス
温度を８００℃以下、好ましくは６００℃以下とし、か
つガス流速を１５ｍ／ｓ以下、好ましくは１０ｍ／ｓ以
下とするようにしたことを特徴とするものである。これ
により、アルカリ金属塩等の低融点物質が溶融すること
に起因する、ダクトへの固着トラブルを回避できる。

【００１０】本発明の１態様によれば、廃棄物からなる
原料を流動層ガス化炉にて低温で熱分解ガス化し、得ら
れるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス
化する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法にお
いて、前記溶融炉の起動は、前記流動層ガス化炉から高
温の燃焼ガスを溶融炉に導入し、該高温の燃焼ガスによ
って溶融炉に供給された燃料を着火させることにより行
うことを特徴とするものである。前記流動層ガス化炉で
生成される高温の燃焼ガスは、流動層ガス化炉に設置さ
れた起動バーナにより生成された燃焼ガスと、前記起動
バーナの下流側で前記流動層ガス化炉と前記溶融炉とを
接続するダクトに至るまでの経路にて供給された燃料の
燃焼による燃焼ガスとからなる。上述の構成によれば、
高温ガス化炉である溶融炉にはバーナを設ける必要はな
く、燃料（例えばＬＰＧ）と空気又は酸素又は酸素、ス
チームの混合ガス（又は酸素）の供給口のみ設けるだけ
でよい。昇温は低温ガス化炉である流動層ガス化炉側か
らの高温の燃焼ガス、または火炎により燃料を着火して
行う。これにより、バーナを抜き取る操作が不要となり
手順が簡素化でき、また大量のパージガスが不要となり
ガス化効率の低下が防げる。これは、高温ガス化炉の炉
材はスラグのセルフコーティングによってしか保護する
ことができず、このため水冷構造とする必要がある。し
たがって、バーナを抜き取る操作の間に高温ガス化炉が
急速に冷えてしまうためである。

【００１１】本発明の１態様によれば、廃棄物からなる
原料を流動層ガス化炉にて低温で熱分解ガス化し、得ら
れるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス
化する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法にお
いて、前記流動層ガス化炉に原料を供給する原料供給系
に、前記流動層ガス化炉に接続されたスクリューコンベ
ヤからなる原料供給機を設け、該原料供給機のケーシン
グ内面に搬送方向に沿ったリブを設け、該リブによって
スクリューの回転と一緒に原料が共回りすることを抑制
しつつ流動層ガス化炉に原料を供給するようにしたこと
を特徴とするものである。上述の構成によれば、原料が
廃プラスチックの場合に、原料供給機内で原料が溶着す
ることを防止できるため、低温ガス化炉である流動層ガ
ス化炉へ原料を安定して供給することができる。

【００１２】本発明の１態様によれば、廃棄物からなる
原料を流動層ガス化炉にて低温で熱分解ガス化し、得ら
れるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス
化する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法にお
いて、前記溶融炉から排出される生成ガスの流量を計測
し、この計測値を設定値と比較し、この比較された結果
に基づいて前記流動層ガス化炉への原料供給量と酸素供
給量を制御することを特徴とするものである。これによ
り、常に所望量の生成ガスを安定して得ることができ
る。

【００１３】本発明の１態様によれば、廃棄物からなる
原料を流動層ガス化炉にて低温で熱分解ガス化し、得ら
れるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス
化する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法にお
いて、前記溶融炉から排出される生成ガスの流量を計測
し、この計測値を設定値と比較し、この比較された結果
に基づいて前記溶融炉への酸素供給量を制御することを
特徴とするものである。これにより、所望量の生成ガス
を安定して得ることができる。

【００１４】本発明の１態様によれば、廃棄物からなる
原料を流動層ガス化炉にて低温で熱分解ガス化し、得ら
れるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス
化する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法にお
いて、停電時あるいは緊急遮断時には、低温ガス化炉の
流動化用スチームのみ継続して供給し、低温ガス化炉、
高温ガス化炉へのその他の供給は一切停止する。或いは
高温ガス化炉の酸素希釈用のスチームも継続して供給す
る。また高温ガス化炉以降の生成ガスの送給先をガス精
製側から燃焼排気側へ切換える。これにより、低温ガス
化炉の流動層中に塊状物が形成されないばかりか、発生
ガスを燃焼排気することにより、ガス精製系にトラブル
を発生させず、また、設備の周囲に未燃ガス放出による
悪臭公害等を引き起こさなくてすむ。したがって、非常
電源設備としては、計装、制御、スチーム発生、ガス燃
焼排気用の容量を確保するだけでよい。

【００１５】本発明の１態様によれば、廃棄物からなる
原料を流動層ガス化炉にて低温で熱分解ガス化し、得ら
れるガス状物質とチャーを溶融炉に導入して高温でガス
化する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法にお
いて、原料である廃棄物中にＳ（硫黄）を含有する物
質、例えば石炭等や加硫ゴム等をＳ（硫黄）／Ｃｌ（塩
素）のモル比にて０．１〜１．０程度添加することによ
り、低温ガス化炉におけるダイオキシンの生成を抑制す
ることが可能となる。これは、低温ガス化の際に発生す
るＣｌ_２（塩素ガス）がＨＣｌ生成用に消費されるため
と考えられている。Ｃｌ_２は未燃物質を強力に塩素化す
る作用を有しており、この時にダイオキシン類も生成す
るとされている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る廃棄物の二段
ガス化システムの実施の形態を図１乃至図１９を参照し
て説明する。図１は本発明の廃棄物の二段ガス化システ
ムの構成を示す概略図である。図１に示すように本発明
の廃棄物の二段ガス化システムにおいては、低温ガス化
炉として流動層ガス化炉１を用い、高温ガス化炉として
旋回溶融炉３０を用いている。流動層ガス化炉１に廃棄
物を供給する原料供給系１０は、移動床式貯留ヤード１
１、原料搬送コンベヤ１２、原料ホッパ１３、原料ロッ
クホッパ１４、原料切出機ホッパ１５、原料切出機１
６、インパクトライン流量計１７、原料供給機１８とか
ら構成されている。

【００１７】流動層ガス化炉１の内部には、流動化ガス
を上方に噴出して炉内に流動層２を形成するための流動
化ガス分散装置３が配置されている。流動層２の流動媒
体には硅砂等の砂が用いられる。流動層ガス化炉１の上
部にはフリーボード４が形成されており、底部には不燃
物排出口５が形成されている。流動層ガス化炉１に流動
媒体を循環させる流動媒体循環系２０は、不燃物排出口
５の下方に配置された不燃物抜出コンベヤ２１、流動媒
体抜出ロックホッパ２２、流動媒体エレベータ２３、流
動媒体供給ロックホッパ２４、流動媒体投入コンベヤ用
ホッパ２５、流動媒体投入コンベヤ２６とから構成され
ている。

【００１８】一方、流動層ガス化炉１で生成されたガ
ス、タール、チャー等からなるガス状物を高温でガス化
する旋回溶融炉３０は、燃焼室３１と、スラグ分離室３
２とを備えている。スラグ分離室３２内には、下降管３
３と、冷却水を貯留した水槽３４とが配置されている。

【００１９】図１に示した二段ガス化システムに適用可
能な可燃性廃棄物には、都市ごみ、固形化燃料（ＲＤ
Ｆ）、スラリー化燃料、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バ
イオマス廃棄物、自動車廃棄物、低品位石炭等がある。
ここで、固形化燃料とは都市ごみを破砕選別後、生石灰
等を添加して圧縮成形したもの、スラリー化燃料とは都
市ごみを破砕後水スラリー化し、高圧下で水熱分解によ
り油化したものである。ＦＲＰは繊維強化プラスチック
のことであり、廃バイオマスには上下水廃棄物（夾雑
物、下水汚泥）、農産廃棄物（もみがら、稲わら）、林
産廃棄物（のこくず、バーク、間伐材）、産業廃棄物
（パルプチップダスト）、建築廃材等がある。低品位石
炭には、石炭化度の低い泥炭、もしくは選炭時に出るボ
タ等がある。

【００２０】図１に示す構成において、不燃物除去、圧
縮固形化等の前処理後に移動床式貯留ヤード１１に貯留
された廃棄物ａは、該貯留ヤード１１から所定量ずつ切
り出され、原料搬送コンベヤ１２および原料ホッパ１３
を介して原料ロックホッパ１４に供給される。廃棄物ａ
は、原料ロックホッパ１４にて、所定圧力、例えば１．
０１３〜４．０５３ＭＰａ（１０〜４０気圧）程度に昇
圧された後に、原料切出機ホッパ１５、原料切出機１
６、インパクトライン流量計１７、原料供給機１８を介
して流動層ガス化炉１に定量供給される。

【００２１】廃棄物ａとして、特に廃プラスチックを用
いる場合には、廃プラスチックを圧縮成形することが好
ましい。この場合、廃プラスチックの全体を溶融固化さ
せるのではなく、成形物の表面のみを固化させるように
外側から熱を加えて成形している。これにより、成形物
の中心付近まで溶融させる必要がないので、成形する際
の消費エネルギーの低減を図ることができる。また表面
のみ溶融固化した成形物は、流動層２の中で壊れやすい
ので、流動層内でのガス化に要する時間が短くて済み、
炉床熱負荷を上げることが可能となる。これにより、流
動層ガス化炉のコンパクト化が達成できる。また、廃プ
ラスチックに塩化ビニール等が含まれしかもその場に酸
素が存在すると、発生する高濃度ＨＣｌの一部がＣｌ_２
に変換され、これが未燃物質を塩素化する際にダイオキ
シン類を合成する。これを未然に防ぐには、廃プラスチ
ックの圧縮成形時に微量のＳ含有物、例えば石炭や加硫
ゴムを添加してやると、ダイオキシンの生成が抑制され
る。

【００２２】ガス化炉１内の流動化ガス分散装置３から
は酸素（又は空気）ｂとスチームｃの混合ガスがガス化
剤兼流動化ガスとして流動層２に送入され、流動媒体ｅ
が流動化される。廃棄物ａはガス化炉内の流動層２に投
入され、５００〜８５０℃好ましくは５００〜６００℃
に保持された流動層２内で高温の流動媒体やガス化剤で
ある酸素、スチームと接触することにより、速やかに熱
分解ガス化される。ガス化炉１の炉底にある不燃物排出
口５からは不燃物抜出コンベヤ２１により流動媒体ｅが
不燃物ｄとともに間欠的又は連続的に排出され、流動媒
体抜出ロックホッパ２２で減圧された後に、分級機（図
示せず）により流動媒体ｅと不燃物ｄとが分離され、不
燃物は外部に排出され、流動媒体ｅは流動媒体エレベー
タ２３で上方に搬送される。流動媒体エレベータ２３で
上方へ搬送された流動媒体は、流動媒体供給ロックホッ
パ２４、流動媒体投入コンベヤ用ホッパ２５、流動媒体
投入コンベヤ２６を介して昇圧され、ガス化炉１に戻さ
れる。不燃物中に含まれる金属は、ガス化炉内が還元雰
囲気であるため、酸化されない状態で回収される。

【００２３】投入された廃棄物ａの熱分解ガス化により
ガス、タール、チャーが生成するが、チャーは流動層２
におけるガス化剤のアタックと撹乱運動により微粉砕さ
れる。固形物であるチャーは多孔質で軽く微粉状である
ため、ガス状物であるガス、タールの上方向への流れに
同伴されて運ばれる。ガス化炉１を出たガス状物ｇは旋
回溶融炉３０に供給され、燃焼室３１に導入される。そ
こで吹き込まれた酸素ｂとスチームｃの混合ガスと旋回
流中で混合しながら、１２００℃以上の高温で酸化分解
される。生成した水素（Ｈ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）、
二酸化炭素（ＣＯ_２）、スチーム（Ｈ_２Ｏ）主体のガス
はスラグｆと共に、スラグ分離室３２内に設置された下
降管３３内を下降した後に、水槽３４の水中に吹き込ま
れることにより洗浄急冷される。スラグ分離室３２を出
たガスｇは、次のガススクラバー（図示せず）にてガス
中に残存するダストや塩化水素等を除去された後、合成
ガスとして水素、メタノール、メタン等の製造に利用さ
れる。スラグ分離室３２の下部からは水槽３４に堆積し
たスラグ粒ｆが排出される。回収されたスラグ粒は主と
してセメントの原料や土木建築用の資材として有効利用
される。

【００２４】次に、本発明の廃棄物の二段ガス化システ
ムを構成する各部の詳細構造について説明する。図２乃
至図６は、原料供給系１０の移動床式貯留ヤード１１の
詳細構造を示す図である。図２は移動床式貯留ヤードの
詳細構造を示す平面図である。図１および図２に示すよ
うに、移動床式貯留ヤード１１は、フレーム５１上に支
持された移動床５２と、移動床５２の前端部および両側
部から立設された側壁５４とを備えている。移動床５２
は、図２に示すように、細長い平板状の移動板Ｐ_１〜Ｐ
_３が多数並列した構成を有し、全長で幅Ｌの寸法を有し
ている。移動床５２の下方に設置された原料搬送コンベ
ヤ１２は、速度ｖ（ｍ／ｓ）で図２の右方向に搬送する
ように運転されている。並列した移動板は３つの移動板
Ｐ_１，Ｐ _２，Ｐ_３を１つのユニットとして構成され、移
動床式貯留ヤード１１の下方に配設された原料コンベヤ
１２の搬送方向に、その配列が繰り返されている。そし
て、各ユニットの移動板Ｐ_１、各ユニットの移動板
Ｐ_２、各ユニットの移動板Ｐ_３は、それぞれ異なった駆
動装置に連結されるため、３枚おきに配列された移動板
は、時間差（１／４τ）をもって同じ動きをするように
なっている。なお、移動板の幅は１５０ｍｍ程度のもの
が用いられる。

【００２５】図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２に示
す移動床式貯留ヤード１１の一部を示している。図３
（ａ）に示す状態では、全ての移動板Ｐ_１〜Ｐ_３が前進
した状態にある。図３（ｂ）に示す状態では、移動板Ｐ
_１が距離２ｌだけ後退した状態にある。移動床５２を構
成する各移動板Ｐ_１〜Ｐ_３の前進端から距離ｌだけ後方
の位置は、原料搬送コンベヤ１２の中心線と大略一致し
ている。なお、移動板の距離に関するｄの長さはおよそ
２００ｍｍ程度とすることが好ましい。

【００２６】図４（ａ）および図４（ｂ）は、図２に示
す移動床式貯留ヤード１１の側面図であり、図４（ａ）
は移動床式貯留ヤード１１における原料の落下部直下に
原料搬送コンベヤ１２が配設されている場合を示し、図
４（ｂ）は移動床式貯留ヤード１１と原料搬送コンベヤ
１２が上述の位置関係になく、両者の間に傾斜板３５が
配設されている場合を示す。図４（ａ）および図４
（ｂ）に示す例においては、移動床５２における各ユニ
ットの移動板が作動して後退し、移動床式貯留ヤード１
１上の搬送物である廃棄物ａの一部が原料搬送コンベヤ
１２上に供給される状態を示している。

【００２７】図５（ａ）乃至図５（ｅ）は、移動床式貯
留ヤード１１の動作説明図である。図５（ａ）乃至図５
（ｅ）においては、１枚の移動板Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３から
なる１つのユニットのみを示している。図５（ａ）に示
すように、移動床５２における全ての移動板Ｐ_１〜Ｐ_３
は、時刻Ｔ＝０において廃棄物（図示せず）を載置した
状態で前進位置にある。そして、時刻Ｔ＝（１／４）τ
において、図５（ｂ）に示すように、移動板Ｐ_１は距離
２ｌ後退する。このとき、移動板Ｐ_１に載置されていた
廃棄物の一部が原料搬送コンベヤ１２（図４参照）上に
落下する。

【００２８】次に、時刻Ｔ＝（２／４）τにおいて、図
５（ｃ）に示すように、移動板Ｐ_２は距離２ｌ後退す
る。このとき、移動板Ｐ_２に載置されていた廃棄物の一
部が原料搬送コンベヤ１２上に落下する。そして、時刻
Ｔ＝（３／４）τにおいて、図５（ｄ）に示すように、
移動板Ｐ_３は距離２ｌ後退する。このとき、移動板Ｐ_３
に載置されていた廃棄物の一部が原料搬送コンベヤ１２
上に落下する。最後に、時刻Ｔ＝τにおいて、図５
（ｅ）に示すように、全ての移動板Ｐ_１〜Ｐ_３は廃棄物
を載置した状態で後退位置から距離２ｌ前進する。図５
（ａ）〜図５（ｅ）に示すサイクルが繰り返されること
により、廃棄物である原料が移動床式貯留ヤード１１か
ら原料搬送コンベヤ１２に切り出される。

【００２９】原料搬送コンベヤ１２の搬送速度ｖ（ｍ／
ｓｅｃ）と移動床５２の全長Ｌ（ｍ）（図２参照）と上
記サイクル時間τ（ｓｅｃ）との関係は、Ｌ／ｖ≧τに
設定されている。したがって、原料搬送コンベヤ１２に
は移動床式貯留ヤード１１から廃棄物ａが途切れること
なく供給される。そして、３枚おきに配列された移動板
（Ｐ_１〜Ｐ_３）毎に、時間差（１／４τ）をもって移動
することにより、移動毎に廃棄物が移動床５２から原料
搬送コンベヤ１２上に落下するため、原料搬送コンベヤ
１２の下流側の機器に搬送される廃棄物の供給量はほぼ
平準化される。したがって、原料搬送コンベヤ１２の下
流側の機器設備容量を過大にする必要がない。

【００３０】図６は移動床式貯留ヤードの変形例を示す
斜視図である。移動床式貯留ヤード１１の出口の原料搬
送コンベヤ１２を下流の機器配置等の関係から傾斜させ
なければならない場合（θ：傾斜角度）、図示するよう
に移動床５２をいくつかのユニット（図６に示す例では
３つのユニット）に分割し、階段状に配置することによ
って対応する。なお、図６に示す例では、各ユニット
１，２，３は４枚の移動板Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３，Ｐ_４から
構成されている。作用および効果は、図２乃至図５に示
す例と同様である。移動床式貯留ヤードの搬送能力は、
移動板が前進する長さで決まってくるが、通常は０．０
７〜０．６ｍ／ｍｉｎとすることが好ましい。

【００３１】図７は、原料供給系１０における原料ホッ
パ１３から低温ガス化炉である流動層ガス化炉１に至る
経路の詳細構造を示す側面図である。図７に示すよう
に、原料搬送コンベヤ１２より原料ホッパ１３に供給さ
れた廃棄物は、原料ロックホッパ１４、原料切出機ホッ
パ１５、原料切出機１６、インパクトライン流量計１
７、原料供給機１８を介して流動層ガス化炉１に供給さ
れる。流動層ガス化炉１には、原料である廃棄物を間欠
的ではなく、連続に近い形で供給することが必要とされ
る。図７に示す例においては、原料切出機１６にスクリ
ューコンベヤを採用し、原料供給機１８にスクリューコ
ンベヤを採用し、即ち、原料供給系に２段スクリュー方
式を採用している。そして、原料切出機１６と原料供給
機１８との間にインパクトライン流量計１７を設置して
いる。したがって、大粒径塊の廃棄物を、スクリュー方
式の原料切出機１６で砕きながらインパクトライン流量
計１７に定量供給し、インパクトライン流量計１７によ
りオンラインで計測しながら原料供給機１８によって炉
内に供給することができる。即ち、原料切出機１６、イ
ンパクトライン流量計１７、原料供給機１８の組合せに
より、廃棄物をインパクトライン流量計１７へ連続かつ
平準化供給が可能なので、インパクトライン流量計１７
の測定精度を高めることができる。また、廃棄物を大粒
径塊状にするときも、スクリューコンベアで容易に破砕
できる堅さにすればよい。因みに、原料が廃プラスチッ
クの場合、φ60mmに固形燃料化するための加熱温度×加
熱時間は、通常150℃×10〜15秒とすることが好まし
い。

【００３２】また原料供給機１８の先端部にはパージ用
スチーム５５が供給されるようになっている。そして、
原料切出機ホッパ１５にはパージ用空気５６が供給され
るようになっている。したがって、原料供給機１８の先
端部は常にスチームでパージされているので、多少炉内
圧が変化しても炉内の可燃ガスと原料ロックホッパ１４
で使用する空気が原料供給機１８の内部で直接接触しな
い。また、原料供給機１８内の温度を低く維持できるた
め、廃棄物がプラスチックであっても溶融付着すること
はなく、廃棄物の流動層ガス化炉１への供給に支障を来
すことがない。また、原料供給機１８を介して上流側に
向かって炉内のガス状物質が逆流しても原料切出機ホッ
パ１５に供給されるパージ用空気５６により、この逆流
を阻止することができる。なお、原料ロックホッパ１４
の昇圧時には昇圧用空気５７が供給され、同じく降圧時
には原料ロックホッパ１４内の空気が排気されるように
なっている。また緊急時にはパージ用窒素５８が原料ロ
ックホッパ１４、原料切出機ホッパ１５に供給されるよ
うになっている。

【００３３】図８は、流動層ガス化炉１の詳細構造を示
す図である。図８（ａ）は部分断面を有した正面図、図
８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ部拡大図である。図８
（ａ）に示すように、流動層ガス化炉１にはチャーオー
バーフロー管６１が設けられている。チャーオーバーフ
ロー管６１はオーバーフロー内管６２とオーバーフロー
外管６３と内外管６２，６３にサンドイッチされた保温
材６４とから構成されている。即ち、チャーオーバーフ
ロー管６１は二重管構造とし、高温のチャーや流動媒体
に接する内管６２には耐圧機能を持たせず、外管６３に
て耐圧機能を持たせ、最外部は管内部にパージされたス
チームの凝縮防止、および外管温度管理のためのスチー
ムトレース６６を施している。チャーオーバーフロー管
６１の一端は流動層の表面よりやや上方に開口し、他端
は不燃物抜出コンベヤ２１に接続されている。チャーオ
ーバーフロー管６１の下端部にはバルブ６５が設置され
ている。またチャーオーバーフロー管６１の分岐部６１
ａよりチャーをサンプリングできるようになっている。

【００３４】不燃物排出口５に連なる不燃物シュート６
および不燃物抜出コンベヤ２１の外面もスチームトレー
ス６６により覆われている。また流動層ガス化炉１の側
壁にはのぞき窓６７が設置され、こののぞき窓６７の外
には炉内モニタリング用の工業用テレビ６８が設置され
ている。

【００３５】従来の流動層ガス化炉においては、チャー
が流動層上に堆積し廃棄物のガス化を阻害することがあ
った。そのため酸素吹き込み等によるチャー燃焼が必要
となった。こうした現象はチャー生成率の高い原料（例
えば、ウレタンゴム、木、石炭）では顕著である。本発
明においては、工業用テレビ６８や流動層の差圧により
流動層２の表面上にチャーが堆積したことを監視し、所
定量以上のチャーの堆積が確認されたら、バルブ６５を
開き、チャーオーバーフロー管６１によってチャーを抜
き出すようにしている。これにより、チャーのみを選択
的に炉外に排出し、必要に応じて粉砕後ガス化炉に戻す
ようにしているので、チャー発生率の高い原料でも安定
した運転が可能となる。

【００３６】また、図８（ａ）に示すように、流動層ガ
ス化炉１のフリーボード４に二次酸素供給ノズル６９を
設置している。二次酸素供給ノズル６９から必要に応じ
フリーボード４に酸素好ましくは酸素とスチームの混合
ガスを供給することにより、流動層２で生成されたガス
をフリーボード４で一部燃焼させることができる。フリ
ーボード４ではブドワール反応、水性ガス化反応（Ｃ＋
Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ_２）等の吸熱反応が進みガス温度が下
がるので、タールが凝縮する恐れがあるが、必要に応じ
て、二次酸素供給ノズル６９から酸素好ましくは酸素と
スチームの混合ガスを供給することにより、フリーボー
ド４を３００℃以上、好ましくは４００℃以上に高温化
できるので、ガス温度が低下することによるタール凝縮
を回避できる。

【００３７】また本発明の流動層ガス化炉１において
は、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、鋼板製
の圧力容器７１の両側（内外）に断熱層７２，７３を設
けている。断熱層７２は断熱材からなり、断熱層７３は
保温材からなっている。そして、断熱層７２の内側には
耐火層７４を設けている。

【００３８】生成ガス中に含まれる塩化水素が圧力容器
内面に結露すると腐食の原因となるため、結露が起こら
ない温度以上（但し、容器の設計温度範囲内）に容器内
面の温度コントロールを行う必要がある。従来、これを
行うために、圧力容器にジャケットを設けるか、あるい
はボイラ構造とし温度管理する必要があり、コスト的に
問題があった。本発明においては、圧力容器７１の内外
面に断熱層７２，７３を設けている。これにより、炉内
温度、外気温度の変動に対し影響を受けにくくすること
ができ、所定の外気温、炉内運転温度にて、適切な温度
範囲内に圧力容器７１を置くことが可能となる。また、
比較的炉内運転温度の低い炉下部の不燃物シュート６や
オーバーフロー管６１はスチームトレース６６を施すこ
とで、塩化水素の結露温度以上に保持している。この塩
化水素を含んだ水分結露温度は炉内圧１．６２１ＭＰａ
（１６気圧）で１６０℃程度と、純粋な水の沸点より若
干低いと考えられる。

【００３９】図９乃至図１２は、流動層ガス化炉１内に
設置された流動化ガス分散装置３およびその周辺機器の
詳細構造を示す図である。図９は流動層ガス化炉の要部
断面図、図１０は流動層ガス化炉および流動化ガス分散
装置を模式的に示す斜視図である。流動層とは、０．４
〜１．０ｍｍ程度の珪砂や酸化鉄等の流動媒体粒子を充
填した粒子充填層の下からガスを供給して流動媒体を流
動化させ、流動層を形成したもので、流動層反応装置と
はその流動層の持つ流動性・均一性・熱容量の大きさ・
表面積の大きさ等を利用して化学反応を早く、安定かつ
均質に行わせようとするもので、石油精製の接触分解
や、石炭等固体燃料の燃焼や焼却に応用され、多くの実
績がある。

【００４０】流動層を利用した反応装置においては、設
計通りの流動化状態を得ることが重要であるが、実際の
流動層反応装置では流動状態に水平方向の分布があるの
が普通である。この流動化状態に分布を生じる主な原因
は、流動層下部の流動化ガス分散装置から吹き出すガス
流量が場所によって異なることである。この流動化ガス
吹き出し量の違いは、流動化ガス分散装置に流動化ガス
を供給する風箱内の静圧分布によるものと考えられ、設
計通りの流動化ガスの吹き出し速度を得るためには、風
箱内の静圧分布を極力なくすことが重要となる。

【００４１】しかしながら、通常の流動層反応装置の設
計においては風箱に流入する流動化ガスに動圧が存在す
るため、風箱内の静圧分布を無くすことは容易でなく、
流動化の均一性を保持するためには、流動化ガス吹き出
しノズルの通風抵抗を静圧分布幅と比べて大きくなるよ
う設計することによって、静圧分布の影響を相対的に小
さくするようにしている。しかしながら、流動化ガス分
散ノズルの通風抵抗が大きいことはエネルギーロスを生
じるため、省エネルギーのためにはできるだけ静圧分布
を生じない風箱形状とすることが望まれる。

【００４２】本発明は上記のことに鑑みてなされたもの
であり、流動化ガスのエネルギーロスが小さく、かつ均
一な流動化状態を得ることのできる流動化ガス分散装置
を提供するものである。下式はベルヌーイの定理を式化
したものであるが、左辺は全圧で、右辺第１項が静圧、
第２項が動圧、第３項が位置圧（ヘッド）である。 Ｐ＝ｐ＋１／２ρｖ^２＋ρｇｈ 動圧を持った流動化ガスが風箱に流入した後、流速を減
じせしめられると、流動化ガスの持っていた運動エネル
ギー（動圧）が静圧に変換される。したがって、単純な
パイプを利用した風箱で片側から流動化ガスを供給する
場合や、箱形の風箱の１箇所から流動化ガスを供給する
場合は、どうしても風箱内端部で流速が減じせしめられ
るので、端部の静圧が上昇する傾向があり、静圧が上昇
した部分から流動化ガスが供給される分散ノズルでは、
分散ノズルからの流動化ガス吹き出し量が他のノズルと
比べて相対的に多くなってしまうのである。したがっ
て、流動化ガスの風箱を設計するにあたっては、端部を
作らないようにすることが重要である。閉じた空間で端
部のない代表的なものは円環である。

【００４３】したがって、本発明の流動化ガス分散装置
においては、図９および図１０に示すように、円環状の
風箱を用いている。すなわち、流動層ガス化炉１内部の
流動化ガス分散装置３内に円環状の風箱８１ａ，８１ｂ
が設けられている。ガス化炉が円筒形状であるため、円
環形状の風箱は形状的適合性に優れているが、単に球や
円環を風箱として用いるだけでは内部の静圧分布はなく
ならない。

【００４４】図１１は円環状風箱の１例を示す詳細図で
あり、図１１（ａ）は円環状風箱の平面図、図１１
（ｂ）は円環状風箱の正面図である。図１１（ａ）およ
び図１１（ｂ）に示すように、風箱８１ａには、流動化
ガス供給管８２と、流動化ガス吹き出しノズル８３を先
端に有する複数の流動化ガス吹き出し管８４とが接続さ
れている。図１１に示す例のように、単純に１箇所から
流動化ガス６０を供給すると、図内矢印に示すように流
動化ガスが流れ、供給管接続部の反対側“Ａ”部で流れ
が衝突し、動圧が静圧に変換されるので“Ａ”部の静圧
が上昇し、“Ａ”部近傍に接続されている分散ノズル供
給管からの流動化ガス量が他と比べて多くなってしま
う。流動化ガス供給箇所を１箇所でなく、２箇所以上に
増やしても、流れが衝突し動圧が静圧に変換される部分
が形成されてしまうと、その部分の静圧が上昇し、流動
化ガス吹き出し量が不均一になってしまうことになる。
したがって、動圧を静圧に変換せしめないようにするこ
とが流動化ガスの吹き出し量の不均一を防止する上では
重要となる。

【００４５】図１２は円環状風箱の他の例を示す詳細図
であり、図１２（ａ）は円環状風箱の平面図、図１２
（ｂ）は円環状風箱の正面図、図１２（ｃ）は図１２
（ｂ）のＢ矢視図である。風箱８１ａ内の流動化ガス供
給管８２の出口部にガイド８５ａ，８５ｂを設け、風箱
８１ａ内の流動化ガスが一方向に流れるようにしたもの
である。ガイド８５ａ，８５ｂの形状は流動化ガスの流
れを一方向に導くことができる形状であれば、どのよう
な形状でも構わないが、万が一、風箱内に流動媒体が落
下してきてもそれを流動化ガス供給管８２から排出でき
るように、風箱の底部近傍が開口しているのが望まし
い。図１１（ｃ）に示す例においては、符号８６が流動
媒体排出口である。本発明の風箱においては、ガス流れ
が一定方向であるので、風箱内に落下した流動媒体は流
動化ガス供給管８２へ向けて吹き寄せられるため、風箱
内に堆積しにくい。図中、符号８７は流動媒体が流動媒
体排出口８６を介して排出される際の流れを示してい
る。この円環状風箱内は、流動化ガスの滞留時間が０．
１〜０．２ｓｅｃとなるよう設計されることが好まし
い。

【００４６】また、円環状風箱内を一周して戻ってきた
流動化ガスの動圧が静圧に変換されないようにするた
め、ガイド８５ａの上部は開口していなければならな
い。ガイド８５ａはガス流れの大部分の流れを制御する
ため、流動化ガス供給管８２の管径全体を覆うように配
置されるのがよい。図１２に示す例においては、ガイド
は８５ａ，８５ｂの２枚で構成されているが、必ずしも
２枚である必要はなく、１枚であっても良いし必要に応
じて増やしてもよい。ガイドの形状は単純な平板でも構
わないが、好ましくは、図１２に示すように、ガスの流
れに応じた曲面で構成されるのがよい。流動層ガス化炉
において円環状風箱にこのようなガイドを設けることに
よって、少ない空気供給口でも、風箱内の静圧を均一に
保つことができ、流動状態を均一にできる。また、万が
一、流動媒体が風箱内に落下しても排出が容易になる。
なお、本廃棄物二段ガス化システムは１．０１３ＭＰａ
（１０気圧）以上で運転されることが多いので、用いる
流動媒体の粒径は０．１〜０．５ｍｍ程度としている。

【００４７】図１３は、流動媒体循環系２０の要部詳細
構造を示す正面図である。図１３においては、流動媒体
供給ロックホッパ２４、流動媒体投入コンベヤ用ホッパ
２５および流動媒体投入コンベヤ２６が示されている。
流動媒体投入コンベヤ２６にはスクリューコンベヤを用
い、かつ流動媒体投入コンベヤ２６は水平面に対して流
動層ガス化炉１に向かって上向きに所定角度（θ）だけ
傾斜している。この角度（θ）は１０〜２０゜に設定さ
れている。そして、流動媒体投入コンベヤ用ホッパ２５
にパージ用空気９０を供給する。すなわち、本発明にお
いては、流動媒体投入コンベヤ２６にスクリューコンベ
ヤを用い、かつ流動媒体投入コンベヤ２６を炉に向かっ
て上向きに傾斜して取り付け、コンベヤ内部を空気でパ
ージする構成を採用している。したがって、ガス化炉へ
の流動媒体の投入口は、パージを行わないと凝縮したタ
ールによって閉塞してしまうが、流動媒体投入コンベヤ
２６が傾斜したスクリューコンベヤでコンベヤ内に流動
媒体を充満させることができるので、流動媒体の投入口
に供給するパージガス量は少なくて済む。このため、空
気を用いてもガス化効率への影響は少ない。流動媒体供
給ロックホッパ２４には昇圧用空気９３が供給されるよ
うになっている。また流動媒体供給ロックホッパ２４内
の空気は排気可能になっている。

【００４８】図１４は、流動層ガス化炉と旋回溶融炉と
を接続するダクトの構造を示す正面図である。図１４に
示す例においては、流動層ガス化炉と旋回溶融炉とを接
続するダクト９５は、水平な直管状のダクトを使用して
いる。図１４においては、ダクト９５は内部構造が示さ
れていないが、ダクト９５の内部は所定内径の直管状に
形成されている。本発明においては、ダクト９５の入口
ガス温度を８００℃以下、好ましくは６００℃以下に制
御し、かつダクト９５内のガス状物質の流速ｖを１５ｍ
／ｓ以下、好ましくは１０ｍ／ｓ以下に制御している。
この方法によりダクト入口ガス温度を下げ、かつガス流
速を下げているので、アルカリ金属塩等の低融点物質が
溶融することなく固化しており、ダクトへの固着トラブ
ルを回避できる。

【００４９】図１５は、廃棄物の二段ガス化システムの
起動および停止方法を説明するための説明図である。図
１に示す廃棄物の二段ガス化システムにおいては起動時
に下記のような問題や課題がある。 １）高温のため高温ガス化炉に起動バーナを設けると、
通常運転時の破損を避けるため昇温後にバーナを抜き取
る操作が必要となる。また、高温ガス化炉は炉材保護の
ため、水冷構造となっているので、バーナを抜く操作の
間に高温ガス化炉内の温度低下が急速に進んでしまう。 ２）上記を防止するためには多量のスチームまたは不活
性のガスのパージを行う必要があるが、顕熱ロスにより
ガス化効率の低下を招く。 ３）酸素が残存する酸化雰囲気から可燃ガスが存在する
還元雰囲気に移行の際、爆発燃焼を避けるためには高温
ガス化炉下流側設備に酸素が所定濃度以上あってはなら
ない。 ４）可燃性ガスは爆発燃焼や悪臭公害があるため、生ガ
スのまま大気放出してはならない。

【００５０】上記を解決するため、本発明においては、
図１５に示すように、流動層ガス化炉１には起動バーナ
９６が設置されており、起動バーナ９６にはＬＰＧおよ
び空気が供給されるようになっている。上下の二次酸素
供給ノズル６９のうち、上段のノズルには空気、酸素、
スチーム、ＬＰＧが供給可能になっており、下段のノズ
ルにはスチーム、酸素が供給可能になっている。流動層
ガス化炉１の炉頂部に設置されたＬＰＧインジェクタ９
７には空気とＬＰＧが供給されるようになっている。ま
た、ダクト９５の途中には空気が供給されるようになっ
ている。一方、旋回溶融炉３０の上部にはＬＰＧ／酸素
インジェクタ９８が設置され、ＬＰＧ、酸素（又は空
気）、スチームが供給可能になっている。また旋回溶融
炉３０の燃焼室３１には、ノズル９９ａ〜９９ｄによっ
てスチーム、酸素（又は空気）が供給可能になってい
る。

【００５１】上述の構成により、高温ガス化炉である旋
回溶融炉３０にはバーナを設けず、燃料（ＬＰＧ）と酸
素（又は空気）の供給口９８のみ設け（少量の保護用パ
ージガスで済む）、昇温は低温ガス化炉である流動層ガ
ス化炉１側からの高温燃焼ガス、または火炎により着火
して行う。これにより、バーナを抜き取る操作が不要と
なり手順が簡素化できる。また大量のパージガスが不要
となりガス化効率の低下が防げる。

【００５２】またガス化炉内の雰囲気を酸化状態から還
元状態に移行する際、還元状態に移行する前に高温ガス
化炉の下流側設備から酸素を充分に排気する必要があ
る。但し、高温の可燃ガスを排気すると大気と混合した
際に爆発の危険があるため、生ガスのまま大気中へ排気
できない。そのため、バーナおよびインジェクタによる
昇温時に、空気量を徐々に低下させていき、排ガス中の
酸素濃度を０％近くまで低下させた後に、排気先を直接
大気から燃焼排気設備であるフレアユニットに切り替
え、さらなる空気量調整により還元状態に移行してから
原料投入を開始することにより、還元状態を持続したま
ま通常運転に移行できる。こうして、定常状態到達後に
生成ガスの行き先をガス精製設備に切替えることにな
る。

【００５３】次に、図１５に示す構成を用いた主要起動
手順を説明する。 １）流動層ガス化炉：起動バーナ９６を着火する。 ２）流動層ガス化炉：空気により流動層２の流動化を開
始する。 ３）流動層ガス化炉：二次酸素供給ノズル６９によりＬ
ＰＧを供給し、フリーボード４を昇温する。流動層ガス
化炉内を６００℃以上とする。 ４）流動層ガス化炉：ＬＰＧインジェクタ９７によりＬ
ＰＧを供給し、原ガスダクト９５内を昇温する。原ガス
ダクト９５の出口を８００℃以上とする。 ５）旋回溶融炉：ＬＰＧ／酸素インジェクタ９８よりＬ
ＰＧを供給し、旋回溶融炉を昇温する。旋回溶融炉内を
１１００℃以上とする。 ６）空気供給量を調整し還元雰囲気とする。 ７）起動バーナ９６を停止後、原料を投入し、還元状態
のまま運転を開始する。 ８） 原料、酸素、スチーム量を調整し、負荷を上昇す
る。

【００５４】また、図１に示す廃棄物の二段ガス化シス
テムにおいては停止時に下記のような問題点がある。 １）停止後、流動媒体が冷却されないうちに低温ガス化
炉の流動層中に残留した原料を処理する必要がある。特
に、残留した原料中の揮発分を完全に追い出してやる必
要がある。 ２）停止後、旋回溶融炉の下流側設備には可燃ガスが残
留しているため、酸素の流入を防ぐ処置が必要である。
このため、原料供給停止に際し、酸素または空気が炉内
に流入するのを防ぐ必要がある。 ３）停止後、両ガス化炉の冷却は耐火物保護のため徐々
に行う必要がある。

【００５５】上記問題点を解決するため、本発明におい
ては、以下の対策をとっている。原料停止時、原料が流
動層ガス化炉内に残った状態で流動化を停止してしまう
と、原料が溶融して、大きな固まりとなり、次回起動時
の障害となるため原料を処理して揮発分を抜く必要があ
る。ところで、残った原料を処理するために酸素を供給
し続けると、所定温度以上に昇温する可能性があり、ま
た酸素が残存した状態でガスを旋回溶融炉下流の設備に
流してしまうと、そこで残存している可燃ガスと混合し
て爆発燃焼する可能性がある。また、炉の減圧を行う際
に原料供給系を空気でパージしていると、原料ロックホ
ッパ１４内の空気がガス化炉に流入する危険がある。こ
れらを防ぐため、減圧前に窒素でパージして可燃ガスを
排出させようとすると、大量の窒素により耐火材が急冷
され、損傷を起こす。

【００５６】次に、図１５に示す構成を用いた主要停止
手順を説明する。 １）圧力を保持したまま最小負荷までロードダウンす
る。 ２）原料ロックホッパ１４内の空気を窒素でパージす
る。但し、原料供給系に窒素パージを採用している場合
は不要である。 ３）パージ用（保護用）空気５６を停止する。 ４）酸素の供給を停止する。 ５）原料の供給を停止する。 ６）スチームによる流動化を継続しながら、徐々に減圧
させる。排ガスはフレアユニットへ供給する。 ７）スチームを停止する。 ８）流動層ガス化炉１を窒素パージする。

【００５７】次に、上述の起動方法によって起動された
後の加圧二段ガス化システムの運転制御方法を説明す
る。加圧二段ガス化システムを構成する要素技術として
最も重要なもののひとつが原料供給技術である。大粒径
の廃棄物圧縮成形原料を加圧部へ供給する抗圧供給技術
は依然として未踏の領域であり、確実に供給できる方法
が求められている。また、ガス化プロセスにとって「原
料切れ」は燃焼による高温化を招く恐れがあるため、万
が一の場合に備えて、原料供給の状況をリアルタイムに
確実に検知できる方法が求められている。

【００５８】１．原料の供給方法 原料中にプラスチック系のものが含まれている場合、１
５０℃以上になると溶けて様々なトラブルを引き起こ
す。例えばポリエチレンペレットのようなものは、空気
輸送を行うと簡単に輸送管内面に融着し、閉塞トラブル
を生じる。またロータリーバルブで払い出す場合でも、
機器内部温度が５０℃程度になるとロータリー羽根の先
端にペレットが融着し、ケーシングとの摩擦抵抗が増大
しオーバーロードを引き起こす。

【００５９】図１に示すように流動層ガス化炉１に原料
供給機１８で供給する場合、原料供給機１８の内部で常
温から供給機先端部の高温部（炉内からの輻射、対流熱
伝達による）までの温度上昇が避けられず、供給機の原
料受け入れ部から先端まで間に１５０℃近辺の危険領域
が存在する。この危険領域にどのように対応するかが、
低温ガス化炉へ原料を安定に供給するためには重要とな
る。危険領域で生ずるトラブルとして考えられるのは、 スクリュー翼周に廃プラスチックが溶着するために、
ケーシングとの間の摩擦抵抗が増大し、モータがオーバ
ーロードに陥る。 スクリュー翼表面に廃プラスチックが溶着し、搬送能
力を低下させ、供給機閉塞を招く。

【００６０】上記トラブルの発生を防止するためには原
料供給機としてケーシング内面に搬送方向に沿ったリブ
を設けたスクリューコンベヤを用いるのがよい。図１６
（ａ）および図１６（ｂ）は原料供給機の１例を示す図
であり、図１６（ａ）は部分断面を有する正面図、図１
６（ｂ）は図１６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図１
６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、原料供給機
１８は、ケーシング１１０内にスクリュー翼１１１とス
クリュー軸１１２とからなるスクリュー１１３が回転自
在に収納され、ケーシング１１０の内面に複数のリブ１
１４が設けられた構成を具備している。ケーシング１１
０には入口１１０ａと出口１１０ｂとが形成されてい
る。原料の溶融等によってスクリュー１１３に付着が起
きると、共回りにより搬送性能が低下する一方、コンベ
ヤ内の充満率が高まる。そうするとケーシング１１０へ
の押しつけ力が徐々に増してくるので、原料はケーシン
グ内面に設けられたリブ１１４によってスクリュー１１
３と一緒に共回りすることを抑制される。共回りを抑制
されるとスクリュー１１３と原料の接触面にも摩擦力と
すべりによるセルフクリーニングが作用し、スクリュー
１１３への付着が抑制される。なお、リブの高さは１０
〜１５ｍｍ程度で十分である。

【００６１】リブ１１４によりスクリュー翼周への付着
も改善される。スクリュー翼周とリブとのクリアランス
を小さくしておけば、掻き取り効果も期待でき、またス
クリュー翼との接点はリブのあるところのみということ
になり、スクリュー翼周全面が摩擦力を受けることも避
けることができる。また、上述のように原料が圧密され
た状態であればマテリアルシールしていることにもな
り、スチームでパージする必要も少なくなる。なお、ス
クリューの駆動用動力としては原料の付着によって生じ
る摩擦抵抗力を上回ることが必要であるが、プラスチッ
ク系原料の場合、付着トラブルを生じる部分は１５０℃
前後の温度域のみであり、それより高温では逆に溶融に
よって抵抗力が減少するので、１５０℃近くの温度域の
部分で発生する摩擦抵抗力＋α程度を考慮すればよい。
付着力に対する駆動力の余力が小さいと、前述のポリエ
チレンペレットにおけるトラブル事例のようにオーバー
ロードに陥る可能性が高くなる。原料供給機の型式につ
いては２軸スクリューでもかまわないが、原料供給機は
基本的に充満率の低い高速搬送で計画するのが良く、コ
ンベヤ入り口の原料の飲み込み性能が重要である。従っ
て、好ましくは空間率が相対的に大きく、かつスクリュ
ーピッチも大きくとれる１軸式が好ましい。

【００６２】２．原料切れの監視方法 図１７は、二段ガス化システムの運転制御ループ図であ
る。図１７には、低温ガス化炉である流動層ガス化炉１
と高温ガス化炉である旋回溶融炉３０とそれらの周辺機
器を監視する監視機器の配置状態が示されている。原料
切れの可及的速やかに検知する方法を下表に示す。

【表１】 複数の要素を総合的に監視することにより、高い精度で
原料切れを検知することができる。なお、旋回溶融炉３
０の後段には、生成ガス洗浄用のスクラバ１０１と、コ
ンデンセートセパレータ１０２が配置されている。

【００６３】３．運転制御方法 次に、図１７に従って、加圧２段ガス化システムの運転
制御方法を説明する。まず、生成ガス流量が設定値より
も多い場合に、負荷を減らす際の制御方法を説明する。
生成ガス調節計（FIC-10）において設定値よりも流量が
多いと原料流量調節計（FIC-1）の設定値を下げるよう
信号を出力する。原料流量調節計は原料切出機の回転数
調節計（SIC-1）に回転数を減らすよう信号を送り、原
料供給量が減る。原料供給量が減ると低温ガス化炉の酸
素比が高くなるので、流動層の温度が上昇する。この温
度が低温ガス化炉の設定温度より高くなると、流動層温
度調節計（TIC-1）から酸素流量調節計（FIC-2）へ酸素
流量を減じせしめるべく信号が送られる。酸素流量を減
らした後、希釈用のスチームも酸素量に比例して減らさ
れる（FIC-4）。低温ガス化炉のフリーボード温度も層
温と同様に温度調節計（TIC-2）及び酸素流量調節計（F
IC-5）、スチーム流量調節計（FIC-6）によって調節さ
れる。

【００６４】低温ガス化炉と同様、原料供給量が減少す
ると高温ガス化炉である旋回溶融炉３０の温度が上昇す
るので、高温ガス化炉内温度調節計（TIC-3）からの信
号で高温ガス化炉への酸素流量調節計（FIC-7）が作用
し高温ガス化炉への酸素供給量が減らされる。

【００６５】しかしながら高温ガス化炉の内部温度は１
３５０℃以上と非常に高く、厳しい腐食環境にあるので
未だ耐久性のある信頼性の高い温度計が開発されていな
いのが実状である。従って、高温ガス化炉に供給する酸
素流量を、高温ガス化炉の炉内温度計の指示値に頼るこ
となく調節できるようにしたのが図１８に示す実施形態
である。図１８に示す実施形態では、高温ガス化炉内に
供給すべき酸素量は原料供給量と１対１の比例関係にあ
るとして、原料流量調節計に出力される信号で高温ガス
化炉の酸素流量を制御している。但し原料流量変化の時
間的遅れ、及び原料の熱分解ガス化反応の遅れ、また両
ガス化炉のガス滞留時間分の遅れ等を考慮する必要があ
るので、この方法で高温ガス化炉への酸素流量を調節す
る際にはタイマー等を設ける必要がある。

【００６６】図１９に示す実施形態は図１７に示す実施
形態をさらに発展させたもので、低温ガス化炉と高温ガ
ス化炉の両炉に吹き込む酸素量が原料供給量と１対１の
比例関係にあるとして、原料供給量と低温ガス化炉への
酸素供給量の２要素で高温ガス化炉への酸素供給量を調
節している。負荷を上げる場合は、原則として上記と反
対の操作をすることになるが、ここで注意しなければな
らないのは、酸素を希釈しているスチームの制御であ
る。純酸素は非常に反応性が高く、高濃度で供給すると
高温化や酸化により様々なトラブルを引き起こす恐れが
あることからスチームで希釈して供給している。従っ
て、酸素流量を増やす場合はまず先に希釈用のスチーム
を増やしてから酸素を増やし、逆に酸素を減らす場合は
先に酸素を減らしてから希釈用のスチームも減らすとい
った操作手順とする必要がある。

【００６７】

【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）廃棄物として、廃プラスチックを用いる場合には、
廃プラスチックを圧縮成形することが好ましく、この場
合、廃プラスチックの全体を溶融固化させるのではな
く、成形物の表面のみを固化させるように外側から熱を
加えて成形することにより、成形物の中心付近まで溶融
させる必要がなくなり、圧縮成形する際の消費エネルギ
ーの低減を図ることができる。こうして成形された廃棄
物は、流動層中で壊れやすいので、流動層内でのガス化
に要する時間が短くて済み、炉床熱負荷、即ち単位炉床
面積当りの処理量を上げることが可能となる。 ２）流動層ガス化炉と溶融炉とを接続するダクトを略水
平な直管状とし、ダクトの入口ガス温度を８００℃以
下、好ましくは６００℃以下に制御し、ガス流速を１５
ｍ／ｓ以下、好ましくは１０ｍ／ｓ以下に制御すること
により、アルカリ金属塩等の低融点物質は溶融すること
なく固化しており、ダクトへの固着トラブルを回避でき
る。

【００６８】３）高温ガス化炉である旋回溶融炉にはバ
ーナを設けず、燃料（例えばＬＰＧ）と空気（又は酸
素）の供給口のみ設け、昇温は低温ガス化炉である流動
層ガス化炉側からの高温燃焼ガス、または火炎により着
火して行う。これにより、バーナを抜き取る操作が不要
となり手順が簡素化でき、また大量のパージガスが不要
となりガス化効率の低下が防げる。 ４）原料が廃プラスチックの場合に、原料供給機内で原
料が溶着することを防止できるため、低温ガス化炉であ
る流動層ガス化炉へ原料を安定して供給することができ
る。

【００６９】５）溶融炉から排出される生成ガスの量を
計測し、この計測値を設定値と比較し、この比較された
結果に基づいて流動層ガス化炉への原料供給量と酸素供
給量を制御することにより、常に所望量の生成ガスを安
定して得ることができる。 ６）溶融炉から排出される生成ガスの量を計測し、この
計測値を設定値と比較し、この比較された結果に基づい
て溶融炉への酸素供給量を制御することにより、常に所
望量の生成ガスを安定して得ることができる。

【００７０】７）停電もしくは緊急遮断時に、二段ガス
化システム全体を安全、無公害に停止することができ、
また、再起動に際してもそのまま立ち上げることができ
る。 ８）原料廃棄物に微量のＳ含有物質を添加することによ
り、低温ガス化炉におけるダイオキシン発生を最大限に
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物の二段ガス化システムの構成を
示す概略図である。

【図２】図２は移動床式貯留ヤードの詳細構造を示す平
面図である。

【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２に示す移
動床式貯留ヤードの一部を示す図であり、図３（ａ）に
示す状態では、全てのグループの移動板が前進した状態
を示し、図３（ｂ）に示す状態では、１つのグループの
移動板が２ｌだけ後退した状態を示している。

【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、図２に示す移
動床式貯留ヤードの側面図であり、図４（ａ）は移動床
式貯留ヤードの直下に原料搬送コンベヤが配設されてい
る場合を示し、図４（ｂ）は移動床式貯留ヤードと原料
搬送コンベヤとの間に誘導板が配設されている場合を示
す。

【図５】図５（ａ）乃至図５（ｅ）は、移動床式貯留ヤ
ードの動作説明図である。

【図６】移動床式貯留ヤードの変形例を示す斜視図であ
る。

【図７】原料供給系における原料ホッパから流動層ガス
化炉に至る経路の詳細構造を示す側面図である。

【図８】流動層ガス化炉の詳細構造を示す図であり、図
８（ａ）は部分断面を有した正面図、図８（ｂ）は図８
（ａ）におけるＡ部拡大図である。

【図９】流動層ガス化炉の要部断面図である。

【図１０】流動層ガス化炉および流動化ガス分散装置を
模式的に示す斜視図である。

【図１１】円環状風箱の１例を示す詳細図であり、図１
１（ａ）は円環状風箱の平面図、図１１（ｂ）は円環状
風箱の正面図である。

【図１２】円環状風箱の他の例を示す詳細図であり、図
１２（ａ）は円環状風箱の平面図、図１２（ｂ）は円環
状風箱の正面図、図１２（ｃ）は図１２（ｂ）のＢ矢視
図である。

【図１３】流動媒体循環系の要部詳細構造を示す正面図
である。

【図１４】流動層ガス化炉と旋回溶融炉とを接続し流動
層ガス化炉から旋回溶融炉にガス状物を供給するダクト
の構造を示す正面図である。

【図１５】廃棄物の二段ガス化システムの起動および停
止方法を説明するための説明図である。

【図１６】原料供給機の一例を示す図であり、図１６
（ａ）は部分断面を有する正面図、図１６（ｂ）は図１
６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１７】二段ガス化システムの運転制御ループの一例
を示す図である。

【図１８】二段ガス化システムの運転制御ループの他の
例を示す図である。

【図１９】二段ガス化システムの運転制御ループの更に
他の例を示す図である。

【図２０】従来の廃棄物の二段ガス化システムの一例を
示す概略図である。

【符号の説明】

１ 流動層ガス化炉 ２ 流動層 ３ 流動化ガス分散装置 ４ フリーボード ５ 不燃物排出口 ６ 不燃物シュート ７ スクリーン ８，３６ ロックホッパ １０ 原料供給系 １１ 移動床式貯留ヤード １２ 原料搬送コンベヤ １３ 原料ホッパ １４ 原料ロックホッパ １５ 原料切出機ホッパ １６ 原料切出機 １７ インパクトライン流量計 １８ 原料供給機 ２０ 流動媒体循環系 ２１ 不燃物抜出コンベヤ ２２ 流動媒体抜出ロックホッパ ２３ 流動媒体エレベータ ２４ 流動媒体供給ロックホッパ ２５ 流動媒体投入コンベヤ用ホッパ ２６ 流動媒体投入コンベヤ ３０ 旋回溶融炉 ３１ 燃焼室 ３２ スラグ分離室 ３３ 輻射ボイラ ３４ 水槽 ３７ スラグスクリーン ３８ スクラバー ５１ フレーム ５２ 移動床 ５４ 側壁 ５５ パージ用スチーム ５６ パージ用空気 ５７，９３ 昇圧用空気 ５８ パージ用窒素 ６０ 流動化ガス ６１ チャーオーバーフロー管 ６１ａ 分岐部 ６２ オーバーフロー内管 ６３ オーバーフロー外管 ６４ 保温材 ６５ バルブ ６６ スチームトレース ６７ のぞき窓 ６８ 工業用テレビ ６９ 二次酸素供給ノズル ７１ 圧力容器 ７２，７３ 断熱層 ７４ 耐火層 ８１ａ，８１ｂ 風箱 ８２ 流動化ガス供給管 ８３ 流動化ガス吹き出しノズル ８４ 流動化ガス吹き出し管 ８５，８５ａ，８５ｂ ガイド ８６ 流動媒体排出口 ８７ 流動媒体の流れ ９５ 原ガスダクト ９６ 起動バーナ ９７ ＬＰＧインジェクタ ９８ ＬＰＧ／酸素インジェクタ ９９ａ，９９ｂ，９９ｃ，９９ｄ ノズル １０１ スクラバ １０２ コンデンセートセパレータ １１０ ケーシング １１０ａ 入口 １１０ｂ 出口 １１１ スクリュー翼 １１２ スクリュー軸 １１３ スクリュー １１４ リブ Ｐ，Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３ 移動板 ａ 廃棄物 ｂ 酸素 ｃ スチーム ｄ 不燃物 ｅ 流動媒体 ｆ スラグ粒 ｆａ 微細スラグ ｇ 生成ガス ｋ 補給水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０２Ｇ Ｃ０８Ｊ 11/12 Ｃ０８Ｊ 11/12 Ｃ１０Ｊ 3/02 Ｃ１０Ｊ 3/02 Ｇ Ｃ１０Ｌ 5/46 Ｃ１０Ｌ 5/46 5/48 5/48 Ｆ２３Ｇ 5/00 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/00 ＺＡＢ １１５ １１５Ｚ 5/02 ＺＡＢ 5/02 ＺＡＢＣ 5/027 ＺＡＢ 5/027 ＺＡＢＢ 5/14 ＺＡＢ 5/14 ＺＡＢＦ 7/12 ＺＡＢ 7/12 ＺＡＢＺ (72)発明者 藤並 晶作 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 亀田 修 山口県宇部市西本町１丁目12番32号 宇部 興産株式会社宇部本社内 (72)発明者 寺内 誠 山口県宇部市西本町１丁目12番32号 宇部 興産株式会社宇部本社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物からなる原料を流動層ガス化炉に
   て低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチャー
   を溶融炉に導入して高温でガス化する廃棄物の二段ガス
   化システムの運転制御方法において、 前記流動層ガス化炉に供給する原料は、廃プラスチック
   を含む廃棄物を固形化燃料として前処理したものを使用
   し、前記固形化燃料は、流動層の中で壊れやすいように
   表面のみを溶融固化させて成形したことを特徴とする廃
   棄物の二段ガス化システムの運転制御方法。
2. 【請求項２】 廃棄物からなる原料を流動層ガス化炉に
   て低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチャー
   を溶融炉に導入して高温でガス化する廃棄物の二段ガス
   化システムの運転制御方法において、 前記流動層ガス化炉と溶融炉とを接続するダクトは、略
   水平な直管状のダクトとし、該ダクトの入口ガス温度を
   ８００℃以下とし、かつガス流速を１５ｍ／ｓ以下とし
   たことを特徴とする廃棄物の二段ガス化システムの運転
   制御方法。
3. 【請求項３】 廃棄物からなる原料を流動層ガス化炉に
   て低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチャー
   を溶融炉に導入して高温でガス化する廃棄物の二段ガス
   化システムの運転制御方法において、 前記溶融炉の起動は、前記流動層ガス化炉から高温の燃
   焼ガスを溶融炉に導入し、該高温の燃焼ガスによって溶
   融炉に供給された燃料を着火させることにより行うこと
   を特徴とする廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方
   法。
4. 【請求項４】 前記流動層ガス化炉で生成される高温の
   燃焼ガスは、流動層ガス化炉に設置された起動バーナに
   より生成された燃焼ガスと、前記起動バーナの下流側で
   前記流動層ガス化炉と前記溶融炉とを接続するダクトに
   至るまでの経路で供給された燃料の燃焼により生成され
   た燃焼ガスとからなることを特徴とする請求項３記載の
   廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法。
5. 【請求項５】 廃棄物からなる原料を流動層ガス化炉に
   て低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチャー
   を溶融炉に導入して高温でガス化する廃棄物の二段ガス
   化システムの運転制御方法において、 前記流動層ガス化炉に原料を供給する原料供給系に、前
   記流動層ガス化炉に接続されたスクリューコンベヤから
   なる原料供給機を設け、該原料供給機のケーシング内面
   に搬送方向に沿ったリブを設け、該リブによってスクリ
   ューの回転と一緒に原料が共回りすることを抑制しつつ
   流動層ガス化炉に原料を供給するようにしたことを特徴
   とする廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法。
6. 【請求項６】 廃棄物からなる原料を流動層ガス化炉に
   て低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチャー
   を溶融炉に導入して高温でガス化する廃棄物の二段ガス
   化システムの運転制御方法において、 前記溶融炉から排出される生成ガスの流量を計測し、こ
   の計測値を設定値と比較し、この比較された結果に基づ
   いて前記流動層ガス化炉への原料供給量と酸素供給量を
   制御することを特徴とする廃棄物の二段ガス化システム
   の運転制御方法。
7. 【請求項７】 廃棄物からなる原料を流動層ガス化炉に
   て低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチャー
   を溶融炉に導入して高温でガス化する廃棄物の二段ガス
   化システムの運転制御方法において、 前記溶融炉から排出される生成ガスの流量を計測し、こ
   の計測値を設定値と比較し、この比較された結果に基づ
   いて前記溶融炉への酸素供給量を制御することを特徴と
   する廃棄物の二段ガス化システムの運転制御方法。
8. 【請求項８】 廃棄物からなる原料を流動層ガス化炉に
   て低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチャー
   を溶融炉に導入して高温でガス化する廃棄物の二段ガス
   化システムの運転制御方法において、 停電時には前記流動層ガス化炉には流動化用のスチーム
   のみ供給を継続し、前記溶融炉後の生成ガス送給先をガ
   ス精製側から燃焼排気側へ切換えることを特徴とする廃
   棄物の二段ガス化システムの運転制御方法。
9. 【請求項９】 廃棄物からなる原料を流動層ガス化炉に
   て低温で熱分解ガス化し、得られるガス状物質とチャー
   を溶融炉に導入して高温でガス化する廃棄物の二段ガス
   化システムの運転制御方法において、 Ｓ（硫黄）／Ｃｌ（塩素）モル比が０．１〜１．０とな
   るように、Ｓを含有する物質を原料に添加することによ
   り、低温ガス化炉におけるダイオキシン類の発生を抑制
   することを特徴とする廃棄物の二段ガス化システムの運
   転制御方法。