JP2003021314A - ガス化炉の起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性が高くかつ操作の容易なガス化炉の起
動方法を提供する。 【解決手段】 ガス化炉を加熱し（Ｓ１）、つぎにガス
化炉内へ窒素ガスを供給し（Ｓ２）、さらにガス化炉内
に流動媒体と廃棄物を投入して窒素ガスにより流動化さ
せる。そして、このガス化炉に供給するガスを窒素ガス
から空気に切り替える（Ｓ４）ことによって、酸素余剰
での燃焼状態を経ずに廃棄物が部分燃焼ガス化状態とな
るので、部分燃焼ガス化状態に達するまでに異常燃焼等
が起こりにくく、部分燃焼ガス化状態が安全かつ容易に
達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を流動床で
ガス化するガス化炉の起動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、流動床において都市ごみ等の
廃棄物を部分燃焼ガス化するガス化炉が知られている。
このガス化炉の従来の起動方法は、図５に示すように、
まず、ガス化炉内に流動媒体を投入し（Ｓ１０１）、次
にガス化炉内に流動化空気を供給して流動床を形成し
（Ｓ１０２）、さらにガス化炉の上部に設置されたバー
ナーでこの流動媒体を上方から加熱する（Ｓ１０３）。
そして、ガス化炉内が所定温度に達したのち、バーナー
による助燃を続けながら廃棄物を徐々にガス化炉内に投
入して燃焼させ（Ｓ１０４）、自己燃焼が可能になった
らバーナーによる助燃を止め（Ｓ１０５）、さらに、空
気量を減らし、酸素余剰での燃焼状態から部分燃焼ガス
化状態へ移行させる（Ｓ１０６）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス化炉の起動方法においては、酸素余剰での燃焼状態
から、空気量、すなわち酸素量を減らして部分燃焼ガス
化状態に移行するので、この過程でガス化炉内で熱分解
ガス成分やチャー等が異常燃焼等を起こす虞があり、操
作が困難であった。

【０００４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、安全性が高くかつ操作の容易なガ
ス化炉の起動方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガス化炉の
起動方法は、廃棄物を流動床でガス化するガス化炉の起
動方法であって、ガス化炉内を所定の高温の不活性ガス
雰囲気とし廃棄物を流動化する不活性ガス流動化工程
と、不活性ガスを酸素含有気体に切り替えるガス切替工
程とを含むことを特徴とする。

【０００６】本発明のガス化炉の起動方法によれば、不
活性ガス流動化工程において、廃棄物は、所定の高温の
不活性ガス雰囲気とされたガス化炉内で燃焼することな
く流動化され、ガス切替工程においてガス化炉内に酸素
含有気体が供給されることで、この酸素含有気体中の酸
素が、流動化している廃棄物と反応して着火し、部分燃
焼ガス化が開始される。

【０００７】このように、酸素余剰での燃焼状態を経ず
に部分燃焼ガス化状態とされるので、部分燃焼ガス化状
態に達するまでに異常燃焼等が起こりにくく、部分燃焼
ガス化状態が安全かつ容易に達成される。

【０００８】ここで、不活性ガス流動化工程は、ガス化
炉を所定の高温に加熱し、加熱されたガス化炉に不活性
ガスを供給して不活性ガス雰囲気とし、当該不活性ガス
雰囲気のガス化炉中に廃棄物を投入して不活性ガスによ
り流動化することが好ましい。

【０００９】これによって、ガス化炉内に廃棄物が無い
状態で加熱操作が行われ、炉内が均一に加熱されて加熱
操作が容易とされる。

【００１０】また、不活性ガス流動化工程において、さ
らに流動媒体をガス化炉に供給して流動化することが好
ましい。これによって、廃棄物の流動化が好適に行われ
ガス化炉の起動がさらに好適に行われる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明に係るガス化炉の起動方法の好適な実施形態につ
いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るガス化
炉を示す概略構成図であり、本実施形態のガス化炉１は
都市ごみ等の廃棄物（以下、廃棄物とする）の部分燃焼
ガス化溶融システムに採用される。

【００１２】このガス化炉１は、縦長の略円筒形状を成
し底部に向かって先細とされ、内側に耐火キャスタブル
等の耐火・断熱材２ａを備える炉本体２を具備して炉本
体２内を燃焼室としている。この炉本体２内下部には廃
棄物の熱分解を主とする流動床３が形成されると共に、
炉本体２内上部に、熱分解されたガスの改質を行ういわ
ゆるフリーボード４を備え、炉本体２内に供給される廃
棄物を、所定の圧力下で温度約９００℃にて空気による
部分燃焼により熱分解ガス化し、この部分燃焼ガス化で
生じる熱分解ガスと飛灰とを上部のガス排出口５から排
出して後段に供給すると共に、部分燃焼ガス化で同時に
生じる炉底灰を底部の排出口３５から排出する構成に成
されている。

【００１３】また、このガス化炉１は、起動時に炉本体
２内の温度を部分燃焼ガス化可能な温度まで加熱すべく
熱風を発生するスタートアップバーナ９を備えていると
ともに、この燃焼ガスによる熱風を炉本体２の底部に導
く熱風路１３を備えている。なお、定常運転に達した後
は、炉内温度は廃棄物の部分燃焼による発熱によって保
たれるので、スタートアップバーナ９等による補助燃焼
の必要はない。

【００１４】炉本体２の下部で流動床３が形成される部
分には、流動化気体供給ライン６が接続され、この流動
化気体供給ライン６には流動床３内における廃棄物の部
分燃焼ガス化に寄与する空気（酸素含有気体）が流量調
節バルブ２３を介して供給されるとともに、起動時に炉
本体２内を不活性ガス雰囲気とするために供給する窒素
ガス（不活性ガス）が流量調節バルブ２２を介して供給
され、砂等の流動媒体（以下、流動媒体）や廃棄物が流
動化される。

【００１５】また、炉本体２の上部のフリーボード４に
は、二次気体供給ライン７が接続され、この二次気体供
給ライン７には、部分燃焼ガス化によって形成された熱
分解ガスの低分子化等の改質に寄与する空気（酸素含有
気体）が流量調節バルブ２１を介して供給されるととも
に、起動時に炉本体２内を不活性ガス雰囲気とする窒素
ガス（不活性ガス）が流量調節バルブ２０を介して供給
される。

【００１６】また、炉本体２に対しては、ホッパ８から
廃棄物や流動媒体等の被搬送物を炉本体２内に供給する
供給装置１０が配設されている。この供給装置１０は、
例えばスクリューフィーダ等で構成され、駆動モータＭ
１を駆動することで被搬送物を搬送し、駆動モータＭ１
の駆動速度を変えることで搬送速度を変えて搬送量を調
整する。

【００１７】さらに、ガス化炉１は、供給装置１０の駆
動モータＭ１、スタートアップバーナ９および流量調節
バルブ２０，２１，２２，２３を予め設定された手順に
従って制御する制御手段（ＣＰＵ）３０を備えると共
に、これらの制御に必要な情報を記憶するＲＡＭ３１及
び制御手段３０の処理手順をプログラムの形で格納する
ＲＯＭ３２を備えている。

【００１８】次に、ＲＯＭ３２に書き込まれているプロ
グラムに従い実行されるガス化炉１の起動における制御
手段３０の処理手順について、図２に示すフロー図を参
照しながら説明する。

【００１９】最初に、ステップ１〜ステップ３（Ｓ１〜
Ｓ３）において、炉本体２内を所定の高温の不活性ガス
雰囲気とし廃棄物を流動化する（不活性ガス流動化工
程）。

【００２０】詳しくは、まず、ステップ１において、ス
タートアップバーナ９を起動して炉本体２内を１０時間
程度加熱し、炉本体２内の内側に設置された耐火・断熱
材２ａに充分熱を蓄積させる。そして、炉本体２内の下
部が所定の高温に達した後、スタートアップバーナ９を
停止する。ここで、この所定の高温とは廃棄物の部分燃
焼ガス化を可能とする温度である。

【００２１】つぎに、ステップ２において、流動化気体
供給ライン６および二次気体供給ライン７から窒素ガス
の供給を開始する。これによって、炉本体２内の空気が
置換され、酸素濃度が低下して不活性ガス雰囲気が形成
される。

【００２２】つぎに、ステップ２の窒素ガスの供給を続
けつつ、ステップ３において、流動媒体と廃棄物とを供
給装置１０を介して一気に炉本体２内に投入し、炉本体
２内の下部に流動床３を形成させる。

【００２３】このとき、炉本体２内の耐火・断熱材２ａ
が十分蓄熱しているのでこの熱が流動媒体や廃棄物に伝
熱してこれら流動媒体や廃棄物の温度を上昇させる。

【００２４】なお、ステップ３を行う前に、ステップ２
において炉本体２内の酸素濃度を２％以下にしておくこ
とが好ましい。炉本体２内の酸素濃度がこの範囲を超え
た状態で、ステップ３において廃棄物を投入すると、投
入時に急激な着火を起こす場合がある。

【００２５】そして、ステップ４（Ｓ４）において、流
動化気体供給ライン６および二次気体供給ライン７から
供給する窒素ガスを徐々に空気に切り替える（ガス切替
工程）。これによって、炉本体２内で流動化している廃
棄物が、供給される酸素と反応して燃焼し、廃棄物の部
分燃焼ガス化が開始される。そして、流動化気体供給ラ
イン６および二次気体供給ライン７から供給される気体
をすべて所定の流量の空気に切り替えた後、排出ガス中
の一酸化炭素が安定して高くなりかつ酸素濃度が十分低
い状態で安定すれば部分燃焼ガス化への移行が完了す
る。

【００２６】このとき、炉本体２内において酸素余剰で
の燃焼状態を経ずに部分燃焼ガス化状態とされるので、
部分燃焼ガス化状態への移行過程で異常燃焼等が起こり
にくく、部分燃焼ガス化状態が安全かつ容易に達成され
るようになっている。

【００２７】また、炉本体２内を廃棄物等が無い状態で
加熱するので、炉本体２内が均一に加熱されることとも
に、加熱の操作も容易とされる。

【００２８】ここで、図３および図４を参照しながら、
ガス化炉１から排出されるガスの濃度の時間変化（廃棄
物投入後以降）を、本実施形態の起動方法によってガス
化炉１を起動した場合と、従来とで比較して説明する。

【００２９】図４に示す従来の起動方法による場合、廃
棄物を投入してから空気量を減少させ排出ガスの酸素濃
度がほぼゼロに安定するまでの間は、異常燃焼等の虞が
あり操作が難しく時間がかかる。

【００３０】これに対して、図３に示す本実施形態の起
動方法による場合、炉本体２内が低酸素状態に維持され
て異常燃焼等の心配がなく、炉本体２内に供給する窒素
を迅速に空気に切り替えて部分燃焼ガス化状態に移行す
ることが可能となっている。

【００３１】このように、本実施形態におけるガス化炉
の起動方法によれば、廃棄物を所定の高温かつ不活性ガ
ス雰囲気のガス化炉において流動化し、このガス化炉１
に対して空気を供給することによって酸素余剰での燃焼
状態を経ずに廃棄物を部分燃焼ガス化状態とするので、
部分燃焼ガス化状態に達するまでに異常燃焼等が起こり
にくく、部分燃焼ガス化状態が安全かつ容易に達成され
る。これによって、安全性が高くかつ操作の容易なガス
化炉の起動方法を提供することが可能となる。

【００３２】以上、本発明のガス化炉の起動方法をその
実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実
施形態に限定されるものではない。

【００３３】例えば、上記実施形態においては、不活性
ガスとして窒素を採用しているがこれに限られず、廃棄
物が燃焼を起こさない程度に酸素濃度が十分低ければ他
の不活性ガスでも構わない。また、酸素含有気体として
空気を採用しているが燃焼可能な程度に酸素を含んでい
れば他のガスでも構わない。

【００３４】また、上記実施形態においては、スタート
アップバーナ９で空の状態のガス化炉を加熱したのち、
窒素ガスを供給し、さらにその後に廃棄物および流動媒
体を供給するようにしているが、この順番に限られるも
のではない。例えば、酸素を含有するバーナからの燃焼
ガスではなく、加熱された不活性の窒素ガス等によって
炉本体２内を加熱する場合は、最初に常温の状態で廃棄
物や流動媒体を炉本体２内に投入し、その後に高温の窒
素を供給し加熱を行ってもよい。

【００３５】また、上記実施形態においては、炉本体２
内に流動媒体を投入して流動化しているが、これに限ら
れず、流動性のよい廃棄物等を対象とする場合は、流動
媒体を投入せず廃棄物のみを流動化させてもよい。また
上記実施形態においては、流動媒体と廃棄物を同時に供
給しているがこれに限られず、予め流動媒体のみを先に
投入し、その後にスタートアップバーナ９で炉本体２内
を加熱し、さらに窒素ガスの供給を開始した後に廃棄物
を投入してもよい。

【００３６】さらに、上記実施形態においては、部分燃
焼ガス化の対象として都市ごみ等の廃棄物に対する適用
が述べられているが、これらの廃棄物に限定されるもの
ではなく、熱分解により部分燃焼ガス化が可能な廃棄物
であれば種類を問わず、例えば、廃プラスチック、ＲＤ
Ｆ、シュレッダーダスト等の各種固体廃棄物等にも適用
できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係るガス化炉の起動方法によれ
ば、廃棄物を所定の高温かつ不活性ガス雰囲気のガス化
炉において流動化し、このガス化炉に対して酸素含有気
体を供給することによって酸素余剰での燃焼状態を経ず
に廃棄物を部分燃焼ガス化状態とするので、部分燃焼ガ
ス化状態に達するまでに異常燃焼等が起こりにくく、部
分燃焼ガス化状態が安全かつ容易に達成される。これに
よって、安全性が高くかつ操作の容易なガス化炉の起動
方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の起動方法が適用されるガス化炉を
示す概略図である。

【図２】本実施形態の起動方法を示すフロー図である。

【図３】本実施形態の起動方法を採用した場合におい
て、ガス化炉から排出されるガスの濃度の時間変化を示
す図である。

【図４】従来の起動方法を採用した場合において、ガス
化炉から排出されるガスの濃度の時間変化を示す図であ
る。

【図５】従来のガス化炉の起動方法を示すフロー図であ
る。

【符号の説明】

１…ガス化炉。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AB02 AC01 BA03 CA01 EA01 EB01 EB15 EB16 3K064 AA11 AB03 AC06 AC12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を流動床でガス化するガス化炉の
   起動方法であって、 前記ガス化炉内を所定の高温の不活性ガス雰囲気とし前
   記廃棄物を流動化する不活性ガス流動化工程と、 前記不活性ガスを酸素含有気体に切り替えるガス切替工
   程と、 を含むことを特徴とするガス化炉の起動方法。
2. 【請求項２】 前記不活性ガス流動化工程は、前記ガス
   化炉を所定の高温に加熱し、前記加熱されたガス化炉に
   前記不活性ガスを供給して不活性ガス雰囲気とし、当該
   不活性ガス雰囲気のガス化炉中に前記廃棄物を投入して
   前記不活性ガスにより流動化することを特徴とする、請
   求項１に記載のガス化炉の起動方法。
3. 【請求項３】 前記不活性ガス流動化工程において、さ
   らに流動媒体を前記ガス化炉に供給して流動化すること
   を特徴とする、請求項１または２に記載のガス化炉の起
   動方法。