JP2001227728A

JP2001227728A - 廃棄物のガス化溶融システム

Info

Publication number: JP2001227728A
Application number: JP2000040217A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujimura; 宏幸藤村; Shosaku Fujinami; 晶作藤並; Takahiro Oshita; 孝裕大下
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】廃棄物量が不足する時や溶融炉の定期補修時
に、５０％ロード運転が可能な廃棄物のガス化溶融シス
テムを提供する。【解決手段】廃棄物をガス化してガスとチャーを生成
し、次いで該ガスとチャーを高温燃焼するとともに灰分
を溶融スラグとするガス化溶融システムにおいて、廃棄
物をガス化する炉を１炉とし、ガスとチャーを高温燃焼
する炉を２炉とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物のガス化溶
融システムに係り、特に、各種廃棄物をガス化溶融シス
テムを用いて無害化燃焼処理するとともに、廃熱回収し
て発電するサーマルリサイクルや、金属やスラグを回収
してマテリアルリサイクルする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の焼却に代わる新たな廃棄物処理技
術として、ガス化と溶融燃焼とを組み合わせた、いわゆ
るガス化溶融システムの開発が進められ、現在、実用化
の域に達している。このガス化溶融システムの中では、
流動層ガス化炉（好ましくは内部旋回型流動層ガス化
炉）と溶融炉（好ましくは旋回溶融炉）を組み合わせた
方式が、下記の特長を有する点で、最も有力視されてい
る。

【０００３】低空気比燃焼のため、排ガス量が大幅
に低減される。高温燃焼により、ダイオキシン類やフラン類がほと
んど分解される。廃棄物中の灰分は、重金属が溶出しない無害で嵩張
らないスラグとして回収される。このため、埋立地の延
命化が図れ、路盤材等への利用も可能となる。前段のガス化で生成されるガス、タール、チャーの
保有エネルギーを、後段の溶融燃焼のための高温熱源に
有効活用できる。システム中にダイオキシン分解や灰溶融の機能が組
み込まれているため、装置全体がコンパクト化され、建
設コストもそれぞれの機能を在来型の焼却設備に付与す
るより安価となる。

【０００４】次に、従来のガス化溶融システムの全体構
成を図２に示す。１はごみピット、２はごみクレーン、
３はごみホッパー、４は給塵装置、５は流動層ガス化
炉、６は不燃物排出装置、７は振動篩、８は旋回溶融炉
である。また９はスラグコンベア、１０は廃熱ボイラ、
１１は空気予熱器、１２は節炭器、１３はバグフィルタ
ー、１４は誘引送風機、１５は煙突、１６は蒸気タービ
ン、１７は灰処理装置である。そして、ａは廃棄物、ｂ
は空気、ｃは硅砂、ｄは不燃物、ｅはスラグ、ｆは水、
ｇはスチーム、ｈは捕集灰、ｉは消石灰、ｊは排ガス、
ｋは処理灰、ｌは生成ガスである。

【０００５】トラックで搬入された廃棄物ａは、ごみピ
ット１に貯留される。次いで、ごみクレーン２によりご
みホッパー３に投入される。ごみホッパー下部に設けら
れた給塵装置４により定量的に切り出された廃棄物ａ
は、スクリューフィーダ４ｂにより流動層ガス化炉５に
供給される。流動層ガス化炉５内では、炉底に送入され
た空気ｂにより、空気分散板５ａ上に硅砂ｃの流動層が
形成される。廃棄物ａはこの４５０〜６５０℃に保持さ
れた硅砂の流動層に落下することにより、熱せられた硅
砂ｃと空気ｂに接触して速やかに熱分解ガス化され、ガ
ス、タール、チャーとなる。チャーは供給された空気に
よるガス化と流動層の活発な攪乱運動により微細化され
る。流動層ガス化炉５のフリーボード５ｂにも空気ｂが
吹き込まれ、６５０〜８５０℃にてガス化生成物の燃焼
が行われる。炉底では不燃物排出装置６により硅砂ｃと
不燃物ｄが排出され、次いで分級される。不燃物ｄに
は、鉄、銅、アルミニウムといった金属類が含まれる
が、炉内が還元雰囲気であるため、未酸化でクリーンな
状態で回収できる。

【０００６】微細化したチャーを同伴しつつ流動層ガス
化炉５を出た生成ガスｌは、旋回溶融炉８に供給され、
一次燃焼室８ａにて予熱された空気ｂと旋回流中で混合
しながら、１２００〜１５００℃の高温で高速燃焼す
る。燃焼は傾斜した二次燃焼室８ｂで完結する。チャー
中の灰分は、高温のためにスラグミストとなる。スラグ
ミストの大部分は、旋回流の遠心力の作用により、一次
燃焼室８ａの炉壁上の溶融スラグ相に捕捉される。炉壁
を流れ下った溶融スラグは、二次燃焼室８ｂに入った後
に、三次燃焼室８ｃの底部より排出される。旋回溶融炉
８を出た排ガスｊは廃熱ボイラ１０に供給され、ここで
発生する高温、高圧のスチームｇは蒸気タービン１６に
供給され発電を行う。廃熱ボイラ１０を出た排ガスｊ
は、空気予熱器１１で空気ｂを、節炭器１２で蒸気ター
ビン１６からの復水ｆを予熱し、排ガスｊは降温する。
次いで、バグフィルター１３にて除塵された後に、誘引
送風機１４を経て、煙突１５より大気放出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２に示すように、従
来のガス化溶融システム１系列の炉本体部は、前段の流
動層炉１炉と後段の溶融炉１炉から構成される。このよ
うに、装置１系列が流動層炉１炉と溶融炉１炉から構成
される従来のシステムでは、何らかの原因で廃棄物の搬
入量が不足した時に、５０％ロード運転のような負荷を
下げた運転が必要となる。ところが、５０％ロード運転
では、もともと大きい溶融炉の熱損失の占める割合が２
倍に増えるため、溶融炉内の燃焼温度が維持できなくな
る恐れがある。特に、廃棄物の低位発熱量が２０００kc
al／kg以下の場合が該当する。

【０００８】なお、５０％ロード運転は、流動層炉では
問題なく可能である。それは、流動層炉では２以上のタ
ーンダウン比がとれるためである。しかも、ガス化温度
が４５０〜６５０℃であるため、熱損失が小さいからで
ある。あるいは、流動媒体として用いる砂のサイズを１
ランク下げることにより、５０％ロード運転は支障なく
行える。

【０００９】前記溶融炉は燃焼温度が１２００〜１５０
０℃と高いため、高温に晒される一次燃焼室、二次燃焼
室、三次燃焼室には定期的な炉材の補修が必要である。
ところが、補修を行うには、装置１系列全体を停止させ
る必要がある。本発明は、上述の事情に鑑み、廃棄物量
が不足する時や溶融炉の定期補修時に、５０％ロード運
転が可能な廃棄物のガス化溶融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】上述の目的を達成するた
め、本発明は、廃棄物を熱分解ガス化してガスとチャー
を生成し、次いで該ガスとチャーを高温燃焼することに
より灰分を溶融スラグとするガス化溶融システムにおい
て、廃棄物をガス化する炉を１炉とし、ガスとチャーを
高温燃焼する炉を２炉とすることを特徴とするものであ
る。本発明の１態様は、前記廃棄物をガス化する流動層
炉を１炉とし、前記ガスとチャーを高温燃焼する溶融炉
を２炉とすることを特徴とするものである。前記溶融炉
は旋回溶融炉であることが好適である。前記流動層炉か
ら前記２炉の溶融炉に達する２本のガス流路に、ダンパ
等の開閉機構が設けられる。前記溶融炉以降のガス冷却
から排気に至る工程は１系列である。

【００１１】本発明によれば、ガス化溶融システム１系
列中の溶融炉を処理能力５０％の２炉構成とすることに
より、１００％ロード運転では溶融炉を２炉運転とし、
廃棄物量が不足する時や溶融炉の定期補修時には５０％
ロード運転として溶融炉を１炉運転とすることが可能と
なる。５０％ロード運転では、溶融炉を１炉運転とする
ことにより、溶融炉の熱損失を１炉分に抑えることがで
きる。すなわち、投入廃棄物のエネルギー量に対する溶
融炉の熱損失の占める割合を、１００％ロード運転時と
同一レベルに保つことができる。

【００１２】なお、１００％ロード運転では、本発明の
溶融炉を２炉とする方が従来の溶融炉を１炉とする場合
に比べ熱損失は幾らか大きくなる。また、溶融炉を２炉
とする方が、建設コストは若干高めになる。溶融炉が旋
回溶融炉だと、本発明では炉径は１炉の場合のおよそ１
／√２倍となる。旋回流速が同じなのでスラグミストの
受ける遠心力は√２倍大きくなり、その結果スラグ化率
は高くなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
を参照して説明する。なお、前記図２に示す従来例と同
一部材には同一符号を付してその説明を省略する。図１
は、本発明の実施の形態を示すもので、流動層ガス化炉
５、旋回溶融炉およびその付属機器等の基本的構成は、
図２に示す従来例と同様である。本発明においては、旋
回溶融炉のみ８Ａ，８Ｂの２炉となっている。旋回溶融
炉８Ａ，８Ｂは同一サイズの炉であり、１炉の処理能力
は、１系列分の処理能力の５０％となっている。そし
て、流動層ガス化炉５から排出されたチャーを含んだ生
成ガスｌは、途中で分岐したガス流路２０によって旋回
溶融炉８Ａ，８Ｂに流入するようになっている。溶融炉
８Ａ，８Ｂの手前のガス流路２０にはそれぞれダンパ等
の開閉機構Ｖ１，Ｖ２が設けられ、５０％ロード運転時
にいずれか一方の炉が使えるようになっている。なお、
使用しない溶融炉後方のダクトはフランジ等を用いて閉
止する。

【００１４】旋回溶融炉８Ａ，８Ｂは、ガス流路２２を
介して廃熱ボイラ１０に接続されている。これによっ
て、旋回溶融炉８Ａ，８Ｂを出た排ガスｊは廃熱ボイラ
１０に導かれ、ここで発生する高温、高圧のスチームｇ
は蒸気タービン１６に供給され発電を行う。廃熱ボイラ
１０を出た排ガスｊは、空気予熱器１１で空気ｂを、節
炭器１２で蒸気タービン１６からの復水ｆを予熱し、排
ガスｊは降温する。次いで、バグフィルター１３にて除
塵された後に、誘引送風機１４を経て、煙突１５より大
気放出される。

【００１５】本発明によれば、ガス化溶融システム１系
列中の溶融炉を処理能力５０％の２炉構成とすることに
より、１００％ロード運転では溶融炉を２炉運転とし、
廃棄物量が不足する時や溶融炉の定期補修時には５０％
ロード運転として溶融炉を１炉運転とすることが可能と
なる。５０％ロード運転では、溶融炉を１炉運転とする
ことにより、溶融炉の熱損失を１炉分のみに抑えること
ができる。すなわち、投入廃棄物のエネルギー量に対す
る溶融炉の熱損失の占める割合を、１００％ロード運転
時と同一レベルに保つことができる。

【００１６】なお、図１において、ガス化炉には流動層
タイプの炉を示したが、ガス化炉が流動層タイプである
必要はなく、ストーカ炉、固定床炉、ロータリキルン炉
のいずれでもよい。また、符号８Ａ，８Ｂに示す旋回型
溶融炉は図中に示したタイプである必要はなく、旋回さ
せながら下から上へ流すタイプ、或いは旋回のないタイ
プでもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
廃棄物量が不足する時や溶融炉の定期補修時に、５０％
ロード運転が可能となる。特に、廃棄物量が不足する時
は、５０％ロード運転により、溶融炉の熱損失を小さく
することができる。すなわち、投入廃棄物に対する溶融
炉の熱損失の割合を、１００％ロード運転と同一レベル
に保つことができる。また、旋回溶融炉の径を小さくで
きるので、旋回流の速度を速く保て、このため高いスラ
グ化率が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃棄物のガス化溶融システムの実
施の形態を示す概略図である。

【図２】従来のガス化溶融システムを示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１ごみピット２ごみクレーン３ごみホッパー４給塵装置５流動層ガス化炉５ａ空気分散板５ｂフリーボード６不燃物排出装置７振動篩８旋回溶融炉９スラグコンベア１０廃熱ボイラ１１空気予熱器１２節炭器１３バグフィルター１４誘引送風機１５煙突１６蒸気タービン１７灰処理装置ａ廃棄物ｂ空気ｃ硅砂ｄ不燃物ｅスラグｆ水ｇスチームｈ捕集灰ｉ消石灰ｊ排ガスｋ処理灰ｌ生成ガス

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AB02 AB03 AC01 AC19 AC20 CA01 CA08 DA01 DA13 DA18 DA19 DB06 DB20 EA01 EB07 EB16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物をガス化してガスとチャーを生成
し、次いで該ガスとチャーを高温燃焼するとともに灰分
を溶融スラグとするガス化溶融システムにおいて、廃棄
物をガス化する炉を１炉とし、ガスとチャーを高温燃焼
する炉を２炉とすることを特徴とする廃棄物のガス化溶
融システム。
【請求項２】前記廃棄物をガス化する１炉の炉を流動
層炉とすることを特徴とする請求項１記載の廃棄物のガ
ス化溶融システム。
【請求項３】前記ガスとチャーを高温燃焼する２炉の
炉は旋回溶融炉であることを特徴とする請求項１又は２
記載の廃棄物のガス化溶融システム。
【請求項４】前記流動層炉から前記２炉の炉に達する
２本のガス流路に、ガス流路を開閉する開閉機構を設け
たことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記
載の廃棄物のガス化溶融システム。
【請求項５】前記ガスとチャーを高温燃焼する炉以降
のガス冷却から排気に至る工程が１系列であることを特
徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の廃棄物
のガス化溶融システム。