JP2003035408A - 廃棄物処理装置および廃棄物処理方法 - Google Patents

廃棄物処理装置および廃棄物処理方法

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JP2003035408A
JP2003035408A JP2001230238A JP2001230238A JP2003035408A JP 2003035408 A JP2003035408 A JP 2003035408A JP 2001230238 A JP2001230238 A JP 2001230238A JP 2001230238 A JP2001230238 A JP 2001230238A JP 2003035408 A JP2003035408 A JP 2003035408A
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gas
heating
high temperature
heat medium
waste
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Taro Kusakabe
太郎 日下部
Fumihiro Miyoshi
史洋 三好
Hiroyuki Sugiura
啓之 杉浦
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課 題】 LNGガス等の燃料消費量を削減できる廃
棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供する。 【解決手段】 廃棄物を加熱する加熱炉と、加熱炉から
排出された廃棄物を酸素含有ガスでガス化溶融する高温
反応炉とを有する廃棄物処理装置であって、高温反応炉
系熱媒体が流通することによって高温反応炉の排熱を回
避する排熱回収配管と、高温反応炉系熱媒体が流通する
ことによって加熱炉を加熱する加熱配管と、排熱回収配
管と加熱配管とを連結して高温反応炉系熱媒体を循環可
能にする高温反応炉系循環配管と、高温反応炉系循環配
管に配設されて高温反応炉系熱媒体を循環させる高温反
応炉系循環動力源とを有する装置を用いて廃棄物を処理
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、種々の廃棄物を加
熱した後、ガス化溶融する廃棄物処理装置および廃棄物
処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】産業廃棄物や一般廃棄物には、紙類,樹
脂類,金属類等の種々の廃棄物が混在しており、焼却処
分あるいは埋立て等で処分される。近年、廃棄物の焼却
処分によってダイオキシン等の有害物質が発生し、焼却
排ガスとともに排出されて環境汚染の原因になってい
る。 そこで廃棄物の焼却処分において、高温酸化雰囲気
下で有害物質を分解する技術が提案されている。
【0003】たとえば特開平6-26626 号公報,特開平6-
79252 号公報および特開平7-323270号公報に、廃棄物を
圧縮して所定の形状に成形した後、その表面を炭化し、
次いで酸素含有ガスを用いてガス化溶融する技術が開示
されている。この技術は、廃棄物を高温で燃焼して、樹
脂類から発生するダイオキシン等の有害物質を分解し、
かつ廃棄物中の金属類を溶融して回収するものである。
この技術を適用する装置の例を図5に示す。 すなわち図
5は、従来から知られている廃棄物処理装置の例を示す
断面図であり、加熱炉を加熱する配管系統とともに示
す。
【0004】図5に示す装置を用いて廃棄物を処理する
にあたって、まず、圧縮支持板4を下降させて投入口1
から廃棄物を圧縮装置2内に投入する。そして、圧縮支
持板4を下降さたまま、プレス3を圧縮支持板4の方向
へ移動させて廃棄物を圧縮し、所定の形状に成形する。
この廃棄物の成形体7(以下、圧縮廃棄物7という)を
加熱炉5内に装入する際には、圧縮支持板4を上昇させ
て、プレス3を用いて圧縮廃棄物7を加熱炉5内に押し
込む。
【0005】次いでプレス3を戻し、かつ圧縮支持板4
を下降させた後、投入口1から廃棄物を圧縮装置2内に
投入して圧縮廃棄物7を成形する。そして圧縮支持板4
を上昇させて、プレス3を用いて圧縮廃棄物7を加熱炉
5内に押し込む。この動作を繰り返すことによって、圧
縮廃棄物7が加熱炉5の装入口から排出口へ順次移動し
ていく。
【0006】加熱炉5の炉壁には加熱配管8が配設さ
れ、加熱配管8内を流れる高温ガスによって加熱炉5内
は 600℃程度に加熱される。この高温ガスは、高温ガス
発生装置10内でLNGガス等の燃料を燃焼して熱媒体と
なるガスを昇温したものであり、高温ガス発生装置10と
加熱炉5の加熱配管8とを循環する。こうして圧縮廃棄
物7が加熱炉5内を移動する間に、圧縮廃棄物7の表面
が炭化され、融点の低い廃棄物は溶融する。その結果、
圧縮廃棄物7が崩壊するのを防止し、ダストの発生を抑
制できる。
【0007】加熱炉5内で表面を炭化された圧縮廃棄物
7は、加熱炉5の排出口から排出されて高温反応炉6内
に装入される。高温反応炉6の下部には酸素含有ガス供
給配管11が配設されており、高温反応炉6内に酸素含有
ガスを供給する。 この酸素含有ガスによって圧縮廃棄物
7中の樹脂類が燃焼し、かつ高温反応炉6内は1000℃以
上に保持される。樹脂類が燃焼して発生したガスにはC
OやH2 が含まれているので、高温反応炉6から冷却装
置12に送給して冷却した後、精製装置13で精製して回収
する。 このようにして精製装置13で回収された精製ガス
は、各種設備の燃料として利用する。
【0008】なお、高温反応炉6内の燃焼温度は1000℃
以上の高温であるから、樹脂類の燃焼によって発生する
ダイオキシン等の有害物質は分解する。したがって、回
収される精製ガス中に有害物質は含まれない。一方、圧
縮廃棄物7中の金属類あるいは灰分は高温反応炉6下部
に堆積し、さらにバーナー15を有する溶融保温炉14内で
溶融して、溶融金属あるいは溶融スラグとして回収され
る。
【0009】従来の廃棄物処理技術は、上記した通り、
樹脂類を燃焼して有害物質を分解するとともに燃焼ガス
を回収し、かつ金属類を溶融して回収する上で有効な技
術である。しかし加熱炉5を加熱する高温ガスを昇温す
るためにLNGガス等の燃料を使用しており、省エネル
ギーの観点から、さらなる改善の余地があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の技術を
さらに改善し、LNGガス等の燃料消費量を削減できる
廃棄物処理装置および廃棄物処理方法を提供することを
目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、廃棄物を加熱
する加熱炉と、加熱炉から排出された廃棄物を酸素含有
ガスでガス化溶融する高温反応炉とを有する廃棄物処理
装置であって、高温反応炉系熱媒体が流通することによ
って高温反応炉の排熱を回収する排熱回収配管と、高温
反応炉系熱媒体が流通することによって加熱炉を加熱す
る加熱配管と、排熱回収配管と加熱配管とを連結して高
温反応炉系熱媒体を循環可能にする高温反応炉系循環配
管と、高温反応炉系循環配管に配設されて高温反応炉系
熱媒体を循環させる高温反応炉系循環動力源とを有する
廃棄物処理装置である。
【0012】また本発明は、廃棄物を加熱する加熱炉
と、加熱炉から排出された廃棄物を酸素含有ガスでガス
化溶融する高温反応炉と、高温反応炉から発生したガス
を冷却する冷却装置と、冷却装置で冷却された冷却ガス
を精製して精製ガスを回収する精製装置とを有する廃棄
物処理装置であって、精製ガスまたは化石エネルギー源
を燃料として発電を行なうガス発電機の排熱を回収する
ガス発電機系熱媒体が流通する熱交換器と、ガス発電機
系熱媒体が流通することによって加熱炉を加熱する加熱
配管と、熱交換器と加熱配管とを連結してガス発電機系
熱媒体を循環可能にするガス発電機系循環配管と、ガス
発電機系循環配管に配設されてガス発電機系熱媒体を循
環させるガス発電機系循環動力源とを有する廃棄物処理
装置である。
【0013】また本発明は、廃棄物を加熱する加熱炉
と、加熱炉から排出された廃棄物を酸素含有ガスでガス
化溶融する高温反応炉と、高温反応炉から発生したガス
を冷却する冷却装置と、冷却装置で冷却された冷却ガス
を精製して精製ガスを回収する精製装置とを有する廃棄
物処理装置であって、高温反応炉系熱媒体が流通するこ
とによって高温反応炉の排熱を回収する排熱回収配管
と、精製ガスまたは化石エネルギー源を燃料として発電
を行なうガス発電機の排熱を回収するガス発電機系熱媒
体が流通する熱交換器と、高温反応炉系熱媒体および/
またはガス発電機系熱媒体が流通することによって加熱
炉を加熱する加熱配管と、加熱配管、排熱回収配管およ
び熱交換器を連結して高温反応炉系熱媒体および/また
はガス発電機系熱媒体を循環可能にする循環配管と、循
環配管に配設されて高温反応炉系熱媒体および/または
ガス発電機系熱媒体を循環させる高温反応炉系循環動力
源およびガス発電機系循環動力源とを有する廃棄物処理
装置である。
【0014】また本発明は、廃棄物を加熱する加熱炉
と、加熱炉から排出された廃棄物を酸素含有ガスでガス
化溶融する高温反応炉と、高温反応炉から発生したガス
を冷却する冷却装置と、冷却装置で冷却された冷却ガス
を精製して精製ガスを回収する精製装置とを有する廃棄
物処理装置であって、高温反応炉系熱媒体が流通するこ
とによって高温反応炉の排熱を回収する排熱回収配管
と、精製ガスまたは化石エネルギー源を燃料として発電
を行なうガス発電機の排熱を回収するガス発電機系熱媒
体が流通する熱交換器と、高温反応炉系熱媒体および/
またはガス発電機系熱媒体が流通することによって加熱
炉を加熱する加熱配管と、加熱配管と排熱回収配管とを
連結して高温反応炉系熱媒体を循環可能にする高温反応
炉系循環配管と、熱交換器と加熱配管とを連結して発電
機系熱媒体を循環可能にするガス発電機系循環配管と、
高温反応炉系循環配管に配設されて高温反応炉系熱媒体
を循環させる高温反応炉系循環動力源と、ガス発電機系
循環配管に配設されてガス発電機系熱媒体を循環させる
ガス発電機系循環動力源とを有する廃棄物処理装置であ
る。
【0015】前記した廃棄物処理装置の発明において
は、高温反応炉系循環配管が加熱炉の装入口近傍の加熱
配管に連結され、ガス発電機系循環配管が加熱炉の排出
口近傍の加熱配管に連結されることが好ましい。また、
ガス発電機がガスエンジンまたはボイラーによって駆動
されて発電を行ない、熱交換器がガスエンジンの排ガス
またはボイラーの排ガスの排熱を回収することが好まし
い。
【0016】また、高温反応炉系熱媒体やガス発電機系
熱媒体として液状熱媒体を使用するのが好ましい。 高温
反応炉系循環配管とガス発電機系循環配管とが加熱配管
に連結される場合には、 高温反応炉系熱媒体とガス発電
機系熱媒体は同一種類の液状熱媒体を使用するのが好ま
しい。 高温反応炉系循環配管が加熱炉の装入口近傍の加
熱配管に連結され、ガス発電機系循環配管が加熱炉の排
出口近傍の加熱配管に連結される場合には、 高温反応炉
系熱媒体とガス発電機系熱媒体は同一種類の液状熱媒体
を使用しても良いし、あるいは異なる種類の液状熱媒体
を使用しても良い。
【0017】なお、化石エネルギー源として液化石油ガ
ス,液化天然ガスを使用するのが好ましい。また本発明
は、廃棄物を加熱炉に装入して廃棄物を加熱した後、高
温反応炉に装入して酸素含有ガスでガス化溶融する廃棄
物処理方法において、高温反応炉系熱媒体を用いて高温
反応炉の排熱を回収し、排熱によって昇温された高温反
応炉系熱媒体を用いて加熱炉を加熱する廃棄物処理方法
である。
【0018】また本発明は、廃棄物を加熱炉に装入して
廃棄物を加熱した後、高温反応炉に装入して酸素含有ガ
スでガス化溶融し、次いで発生したガスを冷却しさらに
精製して、精製ガスとして回収する廃棄物処理方法にお
いて、精製ガスまたは化石エネルギー源を燃料として発
電を行なうガス発電機の排熱をガス発電機系熱媒体で回
収し、排熱によって昇温されたガス発電機系熱媒体を用
いて加熱炉を加熱する廃棄物処理方法である。
【0019】また本発明は、廃棄物を加熱炉に装入して
廃棄物を加熱した後、高温反応炉に装入して酸素含有ガ
スでガス化溶融し、次いで発生したガスを冷却しさらに
精製して、精製ガスとして回収する廃棄物処理方法にお
いて、精製ガスまたは化石エネルギー源を燃料として発
電を行なうガス発電機の排熱および高温反応炉の排熱を
ガス発電機系熱媒体および高温反応炉系熱媒体で回収
し、 排熱によって昇温されたガス発電機系熱媒体および
高温反応炉系熱媒体を用いて加熱炉を加熱する廃棄物処
理方法である。
【0020】前記した廃棄物処理方法の発明において
は、高温反応炉系熱媒体とガス発電機系熱媒体とを混合
して加熱炉を加熱することが好ましい。また、高温反応
炉系熱媒体が加熱炉の装入口近傍を加熱し、ガス発電機
系熱媒体が加熱炉の排出口近傍を加熱することが好まし
い。また、ガス発電機がガスエンジンまたはボイラーに
よって駆動されて発電を行ない、ガス発電機系熱媒体が
ガスエンジンの排ガスまたはボイラーの排ガスの排熱を
回収することが好ましい。
【0021】また、高温反応炉系熱媒体やガス発電機系
熱媒体として液状熱媒体を使用するのが好ましい。 高温
反応炉系熱媒体とガス発電機系熱媒体とを混合して加熱
炉を加熱する場合には、 高温反応炉系熱媒体とガス発電
機系熱媒体は同一種類の液状熱媒体を使用するのが好ま
しい。 高温反応炉系循環配管が加熱炉の装入口近傍を加
熱し、ガス発電機系循環配管が加熱炉の排出口近傍を加
熱する場合には、 高温反応炉系熱媒体とガス発電機系熱
媒体は同一種類の液状熱媒体を使用しても良いし、ある
いは異なる種類の液状熱媒体を使用しても良い。
【0022】なお、化石エネルギー源として液化石油ガ
ス,液化天然ガスを使用するのが好ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の廃棄物処理装置
の例あるいは本発明の廃棄物処理方法を適用する装置の
例を示す断面図であり、熱媒体が循環する配管系統とと
もに示す。図1に示す装置を用いて廃棄物を処理するに
あたって、まず、圧縮支持板4を下降させて投入口1か
ら廃棄物を圧縮装置2内に投入する。そして、圧縮支持
板4を下降さたまま、プレス3を圧縮支持板4の方向へ
移動させて廃棄物を圧縮し、所定の形状の圧縮廃棄物7
を成形する。この圧縮廃棄物7を加熱炉5内に装入する
際には、圧縮支持板4を上昇させて、プレス3を用いて
圧縮廃棄物7を加熱炉5内に押し込む。
【0024】次いでプレス3を戻し、かつ圧縮支持板4
を下降させた後、投入口1から廃棄物を圧縮装置2内に
投入して圧縮廃棄物7を成形する。そして圧縮支持板4
を上昇させて、プレス3を用いて圧縮廃棄物7を加熱炉
5内に押し込む。この動作を繰り返すことによって、圧
縮廃棄物7が加熱炉5の装入口から排出口へ順次移動し
ていく。なお、図1には圧縮装置2と加熱炉5を連結し
て、プレス3で圧縮廃棄物7を加熱炉5内に押し込むこ
とによって圧縮廃棄物7が加熱炉5内を移動する例を示
したが、本発明では圧縮装置2の有無、圧縮装置2と加
熱炉5の位置関係や加熱炉5内の搬送手段は特定の構成
に限定しない。 圧縮装置2を使用せず、廃棄物を加熱炉
で加熱しても良い。また、圧縮装置2と加熱炉5を個別
に設置して圧縮廃棄物7をクレーンや台車等の搬送手段
で搬送しても良い。また加熱炉5内にハースローラ等の
搬送手段を設けて圧縮廃棄物7を搬送しても良い。
【0025】加熱炉5の炉壁には加熱配管8が配設さ
れ、加熱配管8内を流れる高温反応炉系熱媒体によって
加熱炉5内が加熱される。この高温反応炉系熱媒体は、
後述する高温反応炉6の排熱によって昇温されているの
で、加熱炉5内の加熱が可能である。なお図1には加熱
配管8が廃棄物の進行方向に螺旋状に配設される例を示
したが、本発明では加熱配管8は特定の位置や数に限定
しない。加熱配管8内に高温反応炉系熱媒体を流通させ
ることによって加熱炉5を加熱すれば良いのであるか
ら、加熱配管8を廃棄物の進行方向に平行に配設しても
良い。また加熱配管8の本数は1本でも良いし、2本以
上でも良い。
【0026】圧縮装置2を使用する場合は、圧縮廃棄物
7が加熱炉5内を移動する間に、圧縮廃棄物7の表面が
炭化され、圧縮廃棄物7中の融点の低い樹脂類は溶融す
る。その結果、圧縮廃棄物7が崩壊するのを防止し、ダ
ストの発生を抑制できる。廃棄物にはポリエチレン,ポ
リプロピレン,ポリスチレン,ポリ塩化ビニル等の樹脂
類が含まれており、その融点は表1に示す通りである。
したがって、廃棄物を圧縮して成形した圧縮廃棄物7の
表面を炭化し、かつ融点の低い樹脂類を溶融するために
は、加熱炉5内の温度は 150℃以上とするのが好まし
い。 より好ましくは 230℃以上である。 150℃以上とす
ることによって、後述する高温反応炉6出側のダスト発
生量を低下させることが可能となる。
【0027】
【表1】
【0028】加熱炉5内で加熱された廃棄物は、加熱炉
5の排出口から排出されて高温反応炉6内に装入され
る。高温反応炉6の下部には酸素含有ガス供給配管11が
配設されており、高温反応炉6内に酸素含有ガスを供給
する。 この酸素含有ガスによって廃棄物中の樹脂類が燃
焼し、かつ高温反応炉6内は1000℃以上に保持される。
樹脂類が燃焼して発生したガスにはCOやH2 が含まれ
ているので、そのガスを高温反応炉6から冷却装置12に
送給して冷却した後、精製装置13で精製して回収する。
このようにして精製装置13で回収された精製ガスは、各
種設備の燃料として利用する。
【0029】なお、高温反応炉6内の温度は1000℃以上
の高温であるから、樹脂類の燃焼によって発生するダイ
オキシン等の有害物質は分解する。したがって、回収さ
れる精製ガス中に有害物質は含まれない。一方、廃棄物
中の金属類あるいは灰分は高温反応炉6下部に堆積し、
さらにバーナー15を有する溶融保温炉14内で溶融して、
溶融金属あるいは溶融スラグとして回収される。
【0030】高温反応炉6の炉壁には排熱回収配管9が
配設され、排熱回収配管9内を流れる高温反応炉系熱媒
体によって高温反応炉6の排熱を回収する。 なお図1に
は排熱回収配管9が高温反応炉6の炉壁に螺旋状に配設
される例を示したが、本発明では排熱回収配管9は特定
の位置や数に限定しない。 排熱回収配管9内に高温反応
炉系熱媒体を流通させることによって高温反応炉6の排
熱を回収すれば良いのであるから、高温反応炉排熱回収
配管9を高温反応炉6の中心軸に平行に配設しても良
い。 また排熱回収配管9の本数は1本でも良いし、ある
いは2本以上でも良い。 さらに、排熱回収配管9を炉壁
の耐火物内に埋め込むあるいは炉体冷却盤(いわゆるス
テーブ)に鋳込む等、さまざまな対応が可能である。
【0031】排熱回収配管9と加熱配管8は高温反応炉
系循環配管17によって連結され、かつ高温反応炉系循環
配管17には高温反応炉系循環動力源16が配設される。こ
のようにして高温反応炉6の排熱を回収して昇温された
高温反応炉系熱媒体は、排熱回収配管9から高温反応炉
系循環配管17を通って加熱配管8に送給される。そして
加熱炉5を加熱することによって冷却された高温反応炉
系熱媒体は、加熱配管8から高温反応炉系循環配管17を
通って排熱回収配管9に送給され、高温反応炉6の排熱
によって昇温される。
【0032】図2は、本発明の廃棄物処理装置の他の例
あるいは本発明の廃棄物処理方法を適用する装置の他の
例を示す断面図であり、熱媒体が循環する配管系統とと
もに示す。図2において、投入口1から廃棄物を圧縮装
置2内に投入した後、 圧縮廃棄物7を成形し、さらに加
熱炉5内で加熱して、次いで高温反応炉6に装入して発
生するガスを精製装置13で精製して回収する工程は、前
記した図1と同じであるから説明を省略する。
【0033】図2においては、精製装置13で回収された
精製ガスは、ガスエンジン18に供給される。ガスエンジ
ン18は精製ガスを燃料として駆動し、その駆動力が発電
機19に伝達されて発電を行なう。 ガスエンジン18の排ガ
スは、熱交換器20を通過して排出される。熱交換器20に
はガス発電機系熱媒体が流通しており、ガスエンジン18
の排ガスの排熱を回収する。
【0034】熱交換器20と加熱配管8はガス発電機系循
環配管22によって連結され、かつガス発電機系循環配管
22にはガス発電機系循環動力源21が配設される。このよ
うにしてガスエンジン18の排ガスの排熱を回収して昇温
されたガス発電機系熱媒体は、熱交換器20からガス発電
機系循環配管22を通って加熱配管8に送給される。そし
て加熱炉5を加熱することによって冷却されたガス発電
機系熱媒体は、加熱配管8からガス発電機系循環配管22
を通って熱交換器20に送給され、ガスエンジン18の排ガ
スの排熱によって昇温される。
【0035】なお図2に示すような、精製ガスをガスエ
ンジン18に供給する構成は、廃棄物処理装置が定常状態
の操業を行なうことによって、精製ガスが安定して生産
される場合に有効である。一方、 廃棄物処理装置が運転
を開始した直後のように、精製ガスの生産量が安定しな
い状態では、化石エネルギー源をガスエンジン18に供給
して発電を行なうのが好ましい。 ここで化石エネルギー
源は、ガスエンジン18を駆動すれば良いのであるから、
特定の種類に限定しない。ただし化石エネルギー源とし
て、液化石油ガス(いわゆるLPG),液化天然ガス
(いわゆるLNG)等の安価で入手しやすい燃料を使用
するのが好ましい。
【0036】また図2には、ガスエンジン18を用いて発
電機19を駆動する例を示したが、 精製ガスあるいは化石
エネルギー源をボイラーに供給して、得られる熱エネル
ギーで発電を行なう構成にしても支障はない。図3は、
本発明の廃棄物処理装置の他の例あるいは本発明の廃棄
物処理方法を適用する装置の他の例を示す断面図であ
り、熱媒体が循環する配管系統とともに示す。図3にお
いて、装入口1から廃棄物を圧縮装置2内に投入した
後、 圧縮廃棄物7を成形し、さらに加熱炉5内で加熱し
て、次いで高温反応炉6に装入して発生するガスを精製
装置13で精製して回収する工程は、前記した図1と同じ
であるから説明を省略する。
【0037】図3においては、高温反応炉系循環配管17
とガス発電機系循環配管22とが、バルブ23を介して加熱
配管8に連結される。したがって高温反応炉系熱媒体と
ガス発電機系熱媒体は混合されて加熱配管8内を流通す
る。また高温反応炉系熱媒体とガス発電機系熱媒体の混
合比率は、バルブ23を調整することによって任意に設定
できる。 さらに廃棄物処理装置の操業状況に応じて、 高
温反応炉系熱媒体とガス発電機系熱媒体を使い分けるこ
とも可能である。
【0038】図4は、本発明の廃棄物処理装置の他の例
あるいは本発明の廃棄物処理方法を適用する装置の他の
例を示す断面図であり、熱媒体が循環する配管系統とと
もに示す。図4において、装入口1から廃棄物を圧縮装
置2内に投入した後、 圧縮廃棄物7を成形し、さらに加
熱炉5内で加熱して、次いで高温反応炉6に装入して発
生するガスを精製装置13で精製して回収する工程は、前
記した図1と同じであるから説明を省略する。
【0039】図4においては、高温反応炉系循環配管17
は加熱炉5の装入口近傍の加熱配管8に連結され、ガス
発電機系循環配管22は加熱炉5の排出口近傍の加熱配管
8に連結される。高温反応炉6の温度は比較的変動が大
きいので、排熱回収配管9で回収される排熱量も変動す
る。その結果、 高温反応炉系熱媒体の温度のバラツキが
大きくなる。高温反応炉系熱媒体として如何なる熱媒体
を使用しても、その熱媒体の特性に応じた最高使用温度
が存在し、その最高使用温度を超えた温度で使用すると
熱媒体の特性が著しく劣化する。したがって、温度のバ
ラツキが大きい高温反応炉系熱媒体は、流量や流速を調
整して、温度が最高使用温度を超えないように平均温度
を低くして操業する。
【0040】一方、 ガス発電機を駆動するガスエンジン
18(あるいはボイラー)の排ガスの温度は、比較的安定
しており、熱交換器20で回収される排熱量は安定してい
る。その結果、 ガス発電機系熱媒体の温度のバラツキが
小さくなる。したがって、温度のバラツキが小さいガス
発電機系熱媒体は、平均温度を高くして操業しても支障
はない。
【0041】そこで、図4に示すように、平均温度の比
較的低い高温反応炉系熱媒体で加熱炉5の装入口近傍を
加熱し、 平均温度の比較的高いガス発電機系熱媒体で加
熱炉5の排出口近傍を加熱するのが好ましい。本発明で
は、高温反応炉系熱媒体やガス発電機系熱媒体の材質、
あるいはそれらを循環させる高温反応炉系循環動力源10
やガス発電機系循環動力源21は、特定の構成に限定しな
い。図1〜4において、液状熱媒体を使用する場合はポ
ンプで循環させ、ガス状熱媒体を使用する場合はブロワ
ーまたはファンで循環させる等、従来から知られている
熱媒体と循環動力源を適宜組み合わせて使用すれば良
い。
【0042】ただし液状熱媒体を使用すれば、ガス状熱
媒体を使用する場合に比べて、排熱回収配管9,加熱配
管8,高温反応炉系循環配管17,ガス発電機系循環配管
22および熱交換器20内の配管の管径を小さくできるの
で、廃棄物処理装置の小型化が可能であるから好まし
い。 液状熱媒体としては、加熱炉5で廃棄物を 150℃以
上(好ましくは 230℃以上)に加熱することを考慮し
て、最高使用温度が 300〜400 ℃程度の液状熱媒体を使
用するのが好ましい。たとえば、表2に示すように、ア
ルキルベンゼン系,アルキルナフタリン系,アルキルビ
フェニール系,ベンジルトルエン系,ジベンジルトルエ
ン系,ビフェニールDPO系等の液状熱媒体が好まし
い。
【0043】
【表2】
【0044】なお、図3に示すような構成で、廃棄物処
理装置を操業する場合には、 同一種類の液状熱媒体を使
用するのが好ましい。 また、図4に示すような構成で、
廃棄物処理装置を操業する場合には、 同一種類の液状熱
媒体を使用しても良いし、 あるいは異なる種類の液状熱
媒体を使用しても良い。以上に説明したように廃棄物の
ガス化溶融処理を行なうにあたって、高温反応炉の排熱
を利用して加熱炉を加熱することによって、エネルギー
消費量を削減できる。
【0045】
【実施例】〈実施例1〉図1に示す廃棄物処理装置を用
いて、廃棄物のガス化溶融処理を行なった。 廃棄物処理
装置の操業においては、排熱回収配管9を鋳込んだステ
ーブを高温反応炉6に取り付けて、高温反応炉系循環配
管17を介して高温反応炉系熱媒体を排熱回収配管9と加
熱配管8とを循環させることによって、高温反応炉6の
排熱を利用して加熱炉5を加熱した。高温反応炉系熱媒
体として、ダウサムAと呼ばれるビフェニールDPO系
液状熱媒体を使用した。 なお排熱回収配管9,加熱配管
8および高温反応炉系循環配管17は、直径100mm のステ
ンレス鋼管を使用し、高温反応炉系循環動力源16として
ポンプを使用した。 これを発明例1〜7とする。
【0046】一方、比較例として、図5に示す廃棄物処
理装置を用いて廃棄物のガス化溶融処理を行なった。 高
温ガス発生装置10でLNGガスを燃焼して、その高温の
燃焼ガスを加熱配管8内に送給して加熱炉5を加熱し
た。なお高温の燃焼ガスが流通する加熱配管8やその他
の配管は、直径800mm のステンレス鋼管を使用した。発
明例1〜7と比較例について、廃棄物処理装置全体のL
NGガス消費量を比べると、発明例1〜7の方が8%削
減できた。発明例1〜7では、比較例の高温ガス発生装
置10で使用したLNGガスが不要となった。
【0047】しかも発明例1〜7で液状熱媒体を使用す
ることによって、排熱回収配管9,加熱配管8および循
環配管17の管径を小さくできるので、廃棄物処理装置を
小型化できた。次に、図1に示す廃棄物処理装置を用い
た発明例1〜7の廃棄物のガス化溶融処理において、加
熱炉5の炉内温度を種々変化させて、高温反応炉6出側
でダスト発生量(kg/日)を調査した。 その結果を表3
に示す。
【0048】
【表3】
【0049】表3から明らかなように、加熱炉5の炉内
温度が常温(すなわち発明例1)および 100℃(すなわ
ち発明例2)では、ダスト発生量が2500〜3500kg/日で
あるのに対して、 150℃以上(すなわち発明例3〜7)
では、ダスト発生量が著しく低下した。さらに加熱炉5
の炉内温度が 230℃以上(すなわち発明例5〜7)で
は、発明例3〜4に比べてダスト発生量が一層低下し
た。 〈実施例2〉図2に示す廃棄物処理装置を用いて、廃棄
物のガス化溶融処理を行なった。 廃棄物処理装置の操業
においては、精製装置13で回収された精製ガスをガスエ
ンジン18に供給し、ガスエンジン18の駆動力を発電機19
に伝達して発電を行なった。ガスエンジン18の排ガスが
熱交換器20を通過することによって、排ガスの排熱がガ
ス発電機系熱媒体に回収される。ガス発電機系循環配管
17を介してガス発電機系熱媒体を熱交換器20と加熱配管
8とを循環させることによって、ガスエンジン18の排熱
を利用して加熱炉5を加熱した。ガス発電機系熱媒体と
して、ダウサムAと呼ばれるビフェニールDPO系液状
熱媒体を使用した。 なお加熱配管8,ガス発電機系循環
配管17および熱交換器20内の配管は、直径100mm のステ
ンレス鋼管を使用し、ガス発電機系循環動力源21として
ポンプを使用した。 これを発明例8〜 とする。
【0050】一方、比較例として、図5に示す廃棄物処
理装置を用いて廃棄物のガス化溶融処理を行なった。 図
5に示す廃棄物処理装置の操業方法は、前記した実施例
1の場合と同じであるから説明を省略する。発明例8〜1
4と比較例について、廃棄物処理装置全体のLNGガス
消費量を比べると、発明例8〜14の方が8%削減でき
た。発明例8〜14では、比較例の高温ガス発生装置10で
使用したLNGガスが不要となった。
【0051】しかも発明例8〜14で液状熱媒体を使用す
ることによって、加熱配管8,ガス発電機系循環配管22
および熱交換器20内の配管の管径を小さくできるので、
廃棄物処理装置を小型化できた。次に、図2に示す廃棄
物処理装置を用いた発明例8〜14の廃棄物のガス化溶融
処理において、加熱炉5の炉内温度を種々変化させて、
高温反応炉6出側でダスト発生量(kg/日)を調査し
た。 その結果を表4に示す。
【0052】
【表4】
【0053】表4から明らかなように、加熱炉5の炉内
温度が常温(すなわち発明例8)および 100℃(すなわ
ち発明例9)では、ダスト発生量が2400〜3600kg/日で
あるのに対して、 150℃以上(すなわち発明例10〜14)
では、ダスト発生量が著しく低下した。さらに加熱炉5
の炉内温度が 230℃以上(すなわち発明例12〜14)で
は、発明例10〜11に比べてダスト発生量が一層低下し
た。
【0054】
【発明の効果】本発明では、廃棄物のガス化溶融処理を
行なうにあたって、高温反応炉の排熱を利用して加熱炉
を加熱することによって、LNGガス等の燃料消費量を
削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の廃棄物処理装置の例を示す断面図であ
り、熱媒体が循環する配管系統とともに示す。
【図2】本発明の廃棄物処理装置の他の例を示す断面図
であり、熱媒体が循環する配管系統とともに示す。
【図3】本発明の廃棄物処理装置の他の例を示す断面図
であり、熱媒体が循環する配管系統とともに示す。
【図4】本発明の廃棄物処理装置の他の例を示す断面図
であり、熱媒体が循環する配管系統とともに示す。
【図5】従来の廃棄物処理装置の例を示す断面図であ
り、加熱炉を加熱する配管系統とともに示す。
【符号の説明】
1 投入口 2 圧縮装置 3 プレス 4 圧縮支持板 5 加熱炉 6 高温反応炉 7 圧縮廃棄物 8 加熱配管 9 排熱回収配管 10 高温ガス発生装置 11 酸素含有ガス供給配管 12 冷却装置 13 精製装置 14 溶融保温炉 15 バーナー 16 高温反応炉系循環動力源(ポンプ) 17 高温反応炉系循環配管 18 ガスエンジン 19 発電機 20 熱交換器 21 ガス発電機系循環動力源(ポンプ) 22 ガス発電機系循環配管 23 バルブ
───────────────────────────────────────────────────── 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) F23J 15/06 F23J 15/00 K (72)発明者 杉浦 啓之 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川 崎製鉄株式会社内 Fターム(参考) 3K061 AA23 AB02 AB03 AC01 BA05 CA01 FA02 FA08 3K065 AA24 AB02 AB03 AC01 BA05 JA02 JA17 3K070 DA05 DA35 4D004 AA01 AA46 BA03 CA27 CA29 CA32 CB04 CB45 CC01 DA02 DA08

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉
    から排出された前記廃棄物を酸素含有ガスでガス化溶融
    する高温反応炉とを有する廃棄物処理装置であって、高
    温反応炉系熱媒体が流通することによって前記高温反応
    炉の排熱を回収する排熱回収配管と、前記高温反応炉系
    熱媒体が流通することによって前記加熱炉を加熱する加
    熱配管と、前記排熱回収配管と前記加熱配管とを連結し
    て前記高温反応炉系熱媒体を循環可能にする高温反応炉
    系循環配管と、前記高温反応炉系循環配管に配設されて
    前記高温反応炉系熱媒体を循環させる高温反応炉系循環
    動力源とを有することを特徴とする廃棄物処理装置。
  2. 【請求項2】 廃棄物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉
    から排出された前記廃棄物を酸素含有ガスでガス化溶融
    する高温反応炉と、前記高温反応炉から発生したガスを
    冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された冷却ガ
    スを精製して精製ガスを回収する精製装置とを有する廃
    棄物処理装置であって、前記精製ガスまたは化石エネル
    ギー源を燃料として発電を行なうガス発電機の排熱を回
    収するガス発電機系熱媒体が流通する熱交換器と、前記
    ガス発電機系熱媒体が流通することによって前記加熱炉
    を加熱する加熱配管と、前記熱交換器と前記加熱配管と
    を連結して前記ガス発電機系熱媒体を循環可能にするガ
    ス発電機系循環配管と、前記ガス発電機系循環配管に配
    設されて前記ガス発電機系熱媒体を循環させるガス発電
    機系循環動力源とを有することを特徴とする廃棄物処理
    装置。
  3. 【請求項3】 廃棄物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉
    から排出された前記廃棄物を酸素含有ガスでガス化溶融
    する高温反応炉と、前記高温反応炉から発生したガスを
    冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された冷却ガ
    スを精製して精製ガスを回収する精製装置とを有する廃
    棄物処理装置であって、高温反応炉系熱媒体が流通する
    ことによって前記高温反応炉の排熱を回収する排熱回収
    配管と、前記精製ガスまたは化石エネルギー源を燃料と
    して発電を行なうガス発電機の排熱を回収するガス発電
    機系熱媒体が流通する熱交換器と、前記高温反応炉系熱
    媒体および/または前記ガス発電機系熱媒体が流通する
    ことによって前記加熱炉を加熱する加熱配管と、前記加
    熱配管、前記排熱回収配管および前記熱交換器を連結し
    て前記高温反応炉系熱媒体および/または前記ガス発電
    機系熱媒体を循環可能にする循環配管と、前記循環配管
    に配設されて前記高温反応炉系熱媒体および/または前
    記ガス発電機系熱媒体を循環させる高温反応炉系循環動
    力源およびガス発電機系循環動力源とを有することを特
    徴とする廃棄物処理装置。
  4. 【請求項4】 廃棄物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉
    から排出された前記廃棄物を酸素含有ガスでガス化溶融
    する高温反応炉と、前記高温反応炉から発生したガスを
    冷却する冷却装置と、前記冷却装置で冷却された冷却ガ
    スを精製して精製ガスを回収する精製装置とを有する廃
    棄物処理装置であって、高温反応炉系熱媒体が流通する
    ことによって前記高温反応炉の排熱を回収する排熱回収
    配管と、前記精製ガスまたは化石エネルギー源を燃料と
    して発電を行なうガス発電機の排熱を回収するガス発電
    機系熱媒体が流通する熱交換器と、前記高温反応炉系熱
    媒体および/または前記ガス発電機系熱媒体が流通する
    ことによって前記加熱炉を加熱する加熱配管と、前記加
    熱配管と前記排熱回収配管とを連結して前記高温反応炉
    系熱媒体を循環可能にする高温反応炉系循環配管と、前
    記熱交換器と前記加熱配管とを連結して前記発電機系熱
    媒体を循環可能にするガス発電機系循環配管と、前記高
    温反応炉系循環配管に配設されて前記高温反応炉系熱媒
    体を循環させる高温反応炉系循環動力源と、前記ガス発
    電機系循環配管に配設されて前記ガス発電機系熱媒体を
    循環させるガス発電機系循環動力源とを有することを特
    徴とする廃棄物処理装置。
  5. 【請求項5】 前記高温反応炉系循環配管が前記加熱炉
    の装入口近傍の前記加熱配管に連結され、前記ガス発電
    機系循環配管が前記加熱炉の排出口近傍の前記加熱配管
    に連結されることを特徴とする請求項4に記載の廃棄物
    処理装置。
  6. 【請求項6】 前記ガス発電機がガスエンジンまたはボ
    イラーによって駆動されて発電を行ない、前記熱交換器
    が前記ガスエンジンの排ガスまたは前記ボイラーの排ガ
    スの排熱を回収することを特徴とする請求項2〜5のい
    ずれかに記載の廃棄物処理装置。
  7. 【請求項7】 前記高温反応炉系熱媒体が、液状熱媒体
    であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載
    の廃棄物処理装置。
  8. 【請求項8】 前記ガス発電機系熱媒体が、液状熱媒体
    であることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載
    の廃棄物処理装置。
  9. 【請求項9】 廃棄物を加熱炉に装入して前記廃棄物を
    加熱した後、高温反応炉に装入して酸素含有ガスでガス
    化溶融する廃棄物処理方法において、高温反応炉系熱媒
    体を用いて前記高温反応炉の排熱を回収し、前記排熱に
    よって昇温された前記高温反応炉系熱媒体を用いて前記
    加熱炉を加熱することを特徴とする廃棄物処理方法。
  10. 【請求項10】 廃棄物を加熱炉に装入して前記廃棄物を
    加熱した後、高温反応炉に装入して酸素含有ガスでガス
    化溶融し、次いで発生したガスを冷却しさらに精製し
    て、精製ガスとして回収する廃棄物処理方法において、
    前記精製ガスまたは化石エネルギー源を燃料として発電
    を行なうガス発電機の排熱をガス発電機系熱媒体で回収
    し、前記排熱によって昇温された前記ガス発電機系熱媒
    体を用いて前記加熱炉を加熱することを特徴とする廃棄
    物処理方法。
  11. 【請求項11】 廃棄物を加熱炉に装入して前記廃棄物を
    加熱した後、高温反応炉に装入して酸素含有ガスでガス
    化溶融し、次いで発生したガスを冷却しさらに精製し
    て、精製ガスとして回収する廃棄物処理方法において、
    前記精製ガスまたは化石エネルギー源を燃料として発電
    を行なうガス発電機の排熱および前記高温反応炉の排熱
    をガス発電機系熱媒体および高温反応炉系熱媒体で回収
    し、 前記排熱によって昇温された前記ガス発電機系熱媒
    体および高温反応炉系熱媒体を用いて前記加熱炉を加熱
    することを特徴とする廃棄物処理方法。
  12. 【請求項12】 前記高温反応炉系熱媒体と前記ガス発電
    機系熱媒体とを混合して前記加熱炉を加熱することを特
    徴とする請求項11に記載の廃棄物処理方法。
  13. 【請求項13】 前記高温反応炉系熱媒体が前記加熱炉の
    装入口近傍を加熱し、前記ガス発電機系熱媒体が前記加
    熱炉の排出口近傍を加熱することを特徴とする請求項11
    に記載の廃棄物処理方法。
  14. 【請求項14】 前記ガス発電機がガスエンジンまたはボ
    イラーによって駆動されて発電を行ない、前記ガス発電
    機系熱媒体が前記ガスエンジンの排ガスまたは前記ボイ
    ラーの排ガスの排熱を回収することを特徴とする請求項
    10〜13のいずれかに記載の廃棄物処理装置。
  15. 【請求項15】 前記高温反応炉系熱媒体が、液状熱媒体
    であることを特徴とする請求項9〜14のいずれかに記載
    の廃棄物処理方法。
  16. 【請求項16】 前記ガス発電機系熱媒体が、液状熱媒体
    であることを特徴とする請求項10〜14のいずれかに記載
    の廃棄物処理方法。
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