JP2003164749A - 処理物の供給装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧で運転される加圧熱反応器に粒状物を安
定して供給することができるとともに、反応器内のガス
が外部に漏洩することを防止することができる処理物の
供給装置及び方法を提供する。 【解決手段】 粒状物ａを加圧下で熱反応させて処理す
る加圧熱反応器１０に、粒状物ａを供給する供給装置に
おいて、頂部にボールバルブ１，２を有する中継圧力容
器４，５を上下に連結し、上側の中継圧力容器４の上方
に、粒状物ａを供給するための供給ホッパ８を設け、加
圧熱反応器１０に供給する粒状物ａを下側の中継圧力容
器５から払い出す払出し機構６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加圧熱反応器に粒
状物等の処理物を供給するための処理物の供給装置及び
方法に関する。本発明は、特に、加圧流動層ボイラをは
じめとする加圧燃焼ボイラ火炉、二段熱分解ガス化炉を
はじめとする熱分解ガス化炉等の圧力の高い条件下にて
熱反応を行わせる加圧熱反応器へ粒状物等の処理物を供
給するための処理物の供給装置及び方法に関する。ここ
で、処理物は粒状物が好ましく、処理される粒状物に
は、石炭、オイルコークス、オイルシェルなどの化石燃
料、またはそれに起源を有する炭素含有物、木や草や農
業廃棄物や食品廃棄物などのバイオマス、都市ゴミ、廃
容器、廃包装物、廃プラスチック、有機汚泥、有機性の
各種産業廃棄物、その他の炭素及び／又は有機物含有物
等が含まれる。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の加圧熱反応器に処理物で
ある粒状物を供給するための装置を示す概略図である。
図７に示すように、加圧熱反応器１００への粒状物の供
給は、粒状物流路である上から下へのシュートの末端に
ダブルダンパと称されるシール機構と、スクリューフィ
ーダを設けることによって行われている。ダブルダンパ
は、二つのスイングダンパ１０１，１０２からなり、ス
イングダンパ１０１，１０２は、通過する粒状物の流路
から離間した位置に水平の回転軸１０３ａ，１０４ａを
有し、回転軸１０３ａ，１０４ａを中心として回転する
ことで粒状物の流路を開閉する弁体１０３，１０４と、
これら弁体１０３，１０４を収納するケーシング１０
５，１０６と、弁体１０３，１０４を回転して開閉させ
るためのエアシリンダなどのアクチュエータ１０７，１
０８から構成されている。弁体１０３，１０４は、水平
もしくは若干先端が下がった状態で弁体の上下の流路を
遮断した閉の状態と、下側に回転してスイングする形で
開くことによりダンパ上の粒状物を落下させるのと同時
に弁体１０３，１０４の上下の流路を連通させた開の状
態とをとることができる。

【０００３】上述の構成を有したダブルダンパにおい
て、上のダンパ１０１が開閉し、次に下のダンパ１０２
が開閉し、また上のダンパ１０１が開閉し、次に下のダ
ンパ１０２が開閉するという動作を繰り返し、常にいず
れか片方のダンパを閉じた状態として加圧熱反応器１０
０の内外をシールしつつ、ダンパ１０１，１０２が開い
た際に粒状物を各ダンパ１０１，１０２の上から下へと
順次間欠的に移動させて粒状物ａをスクリューフィーダ
１１０上に落とす。

【０００４】スクリューフィーダ１１０は、スクリュー
１１１と、このスクリュー１１１を収納するケーシング
１１２とから構成されている。スクリューフィーダ１１
０では、間欠的に受けた粒状物をスクリュー１１１の回
転による搬送でケーシング１１２内をほぼ水平方向に移
動させ、スクリューフィーダ先端の壁面開口より粒状物
を加圧熱反応器１００内に供給する。なお、ここにおい
て、スクリュー搬送能力を、ダブルダンパによる間欠投
入サイクルに合わせて、ダブルダンパによる１サイクル
あたりの投入量を１サイクルあたりの所要時間で割った
時間あたりの投入量と一致させてやれば、ほぼ連続的に
かつ供給量をあまり変化させずにスクリューフィーダ１
１０より粒状物を加圧熱反応器１００に供給しつづける
ことができる。

【０００５】ここにおいて、スイングダンパ弁体１０
３，１０４には、閉の際には加圧熱反応器１１０の内外
の圧力差がかかるため、弁体の開動作にはそのままでは
大きなトルクが必要になる。これを回避するため、遮断
弁１１３を備えた均圧管１１４でスイングダンパ弁体１
０３，１０４の上下の空間を接続し、弁体を閉から開に
切り換える前に、遮断弁１１３を開いてスイングダンパ
弁体の上下の圧力差をなくす均圧操作を行う場合もあ
る。なお、上のダンパの上下の均圧は、ダンパの上が大
気圧である場合、必ずしもダンパの上下を連通させる必
要はなく、加圧熱反応器からの漏れたガスが無害化でき
るように燃焼炉内や酸化脱臭炉などの大気圧に近いガス
処理可能な所に排気してやるのが良い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たスイングダンパの場合、単に弁体をアクチュエータの
力でシール面であるシュート下端の開放端に押しつける
構造であり、かつ、高温のガスがシール部に到達する可
能性があるため、このシール部に有機材料のガスケット
を使うと焼損する可能性があって、好ましくないことか
らメタルタッチとするのが普通である。このため、スイ
ングダンパ弁体１０３，１０４の上下の圧力差が大きく
なると、若干のリークは避けられない。従って、圧力差
の大きいものには適用できず、せいぜい１００ｋＰａ程
度以下の圧力で運転される加圧熱反応器でしかこの技術
を使うことができなかった。

【０００７】即ち、従来にあっては、１００ｋＰａを超
える高圧の加圧熱反応器においては、燃料や原料を供給
するには粒状物の確実な供給手段がなかった。そのた
め、供給物は、通常、石油のような液体、または微粉炭
水混合物（ＣＷＭ）や微粉炭油混合物（ＣＯＭ）のよう
な固形分を微細化して液体中に分散スラリー化したもの
に限られ、ポンプにより昇圧をして供給することが普通
であった。

【０００８】ダブルダンパを用いた方式では、ダンパの
開閉や均圧操作により、加圧熱反応器側からガスが粒状
物に対して逆流することになる。このため、可燃性ガス
が外部に漏れることになり、有害物質漏洩や爆発の危険
性、タール状物質の粒状物流路への付着による汚損、加
圧熱反応器側からのガス中に含まれる塩化水素、硫化水
素、酸化硫黄などの酸性ガスによる腐食などが問題とな
る。

【０００９】また、通常、加圧熱反応器においては、反
応器内の温度が５００〜６００℃以上であるため、漏洩
ガスやその同伴物、例えば流動層を用いた技術にあって
は流動媒体が粒状物供給側へと逆流することで、粒状物
が加圧熱反応器に至る前に着火したり、溶融したり、熱
分解したりする可能性が高く危険であった。また熱は、
シール材を損傷したり、熱膨張によるシール性劣化やカ
ジリなどの機械的トラブルなども引き起こす。

【００１０】これに対し、スクリューフィーダやダブル
ダンパに空気や窒素、まれには水蒸気などのパージガス
を流し込んで、逆流するガスをパージガスに置き換えて
やる対策を講じるのが普通であるが、完全なものとは言
えずどうしても反応器内のガスが漏れ出すことを完全に
防ぐことができなかった。また、パージガスが加圧熱反
応器に流入するため、この流入したパージガスが加圧熱
反応器の反応や熱収支や物質収支に影響を与え、処理能
力の小さな反応器においては無視できないものとなって
いた。

【００１１】このため、圧力が１００ｋＰａ前後を超え
る加圧熱反応器においても粒状物の供給を可能とするこ
と、パージガスを最小限に抑えながら加圧熱反応器側か
らの反応器内ガスの漏洩を完全に抑えることが課題とな
っていた。本発明は、上述の事情に鑑みなされたもの
で、高圧で運転される加圧熱反応器に粒状物を安定して
供給することができるとともに、反応器内のガスが外部
に漏洩することを防止することができる処理物の供給装
置及び方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の課題
を解決するため、本発明の処理物の供給装置は、処理物
を加圧下で熱反応させて処理する加圧熱反応器に、処理
物を供給する供給装置において、頂部に遮断弁を有する
中継圧力容器を上下に連結し、上側の中継圧力容器の上
方に、処理物を供給するための供給機構を設け、前記加
圧熱反応器に供給する処理物を下側の中継圧力容器から
払い出す払出し機構を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】本発明の１態様によれば、前記上側の中継
圧力容器に、前記加圧熱反応器の内圧よりも高い圧力の
気体供給源から該上側の中継圧力容器に気体を供給する
ための調節弁を有した配管と、前記貯留供給装置と同等
または同等以下の圧力の領域に連通するとともに遮断弁
を有した気体放出配管とを設けたことを特徴とする。本
発明の１態様によれば、前記下側の中継圧力容器にレベ
ルセンサを設けたことを特徴とする。

【００１４】本発明の１態様によれば、前記加圧熱反応
器が加圧ガス化炉であり、処理物が廃棄物を主体とした
成形物であり、下側の中継圧力容器からの払出し機構と
加圧熱反応器中に処理物を供給する機構とが独立してい
ることを特徴とする。本発明の１態様によれば、前記下
側の中継圧力容器は底部に払出し機構であるスクリュー
を有し、該下側の中継圧力容器は垂直直胴または下方が
広がる形状の容器壁部分と、前記スクリューに向かって
緩い角度で下方に傾斜した底面とを有することを特徴と
する。

【００１５】本発明の１態様によれば、前記上側の中継
圧力容器と、前記下側の中継圧力容器の間にガスを遮断
するための弁を設けるとともに、該遮断弁の上部に処理
物を遮断するための弁を設けたことを特徴とする。本発
明の１態様によれば、前記処理物は粒状物であることを
特徴とする。

【００１６】本発明の処理物の供給方法は、下側の遮断
弁の閉まった状態で開いた上側の遮断弁から上側の中継
圧力容器に貯留供給装置より処理物を受け入れ、次に上
側の遮断弁を閉めるとともに上側の中継圧力容器に加圧
熱反応器内の圧力よりも高い圧力の気体の供給を受け入
れて下側の中継圧力容器と等圧にした後に、下側の遮断
弁を開けて下側の中継圧力容器に処理物を払い出し、次
に下側の遮断弁を閉めてから上側の中継圧力容器内の気
体を放出して上側の中継圧力容器内の圧力を加圧熱反応
器外と等圧にしてから上側の遮断弁を開き、再び処理物
を受け入れることを繰り返し、下側の中継圧力容器内に
は処理物を切らすことなく加圧熱反応器中に払出し機構
により処理物を払い出すことを特徴とするものである。

【００１７】上述した構成の本発明によれば、圧力が１
００ｋＰａ前後を超える加圧熱反応器においても、粒状
物等の処理物を供給することができるとともに、パージ
ガスを最小限に抑えながら加圧熱反応器側からの反応器
内のガスの漏洩を完全に抑えることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る処理物の供給
装置及び方法の実施形態を図面を参照して説明する。本
発明は、処理物としては、粒状物が好適である。即ち、
本発明は、１ＭＰａ前後の運転圧力の加圧熱反応器に粒
状物を供給することを可能にするものである。図１は、
本発明の処理物の供給装置を示す概略図である。図１に
示すように、１００ｋＰａ前後を越えるような運転圧力
の加圧熱反応器においては、スイングダンパは使わず、
口径と弁体の開口径がほぼ同一サイズの、いわゆるフル
ボアの上下２つのボールバルブ１，２を用いたダブルボ
ールバルブとし、これら２つのボールバルブ１，２の途
中及びスクリューフィーダ３と下ボールバルブ２の間に
中継圧力容器４，５を設けている。ボールバルブ１，２
は遮断弁を構成している。中継圧力容器４，５は、ダブ
ルボールバルブの開閉１サイクル分の時間で供給する粒
状物のための容量を持っている。

【００１９】スクリューフィーダ３には、下側の中継圧
力容器５の底部に設けたスクリュー式払出し機構６によ
り粒状物ａが連続的に定量的に供給されるようになって
いる。そして、スクリューフィーダ３では、スクリュー
式払出し機構６により供給された粒状物ａを速やかに加
圧熱反応器１０に搬送して投入するようにしている。ス
クリュー式払出し機構６とスクリューフィーダ３の接続
部には、エキスパンション７ａを有したシュート７が設
置されている。ボールバルブ１の上流には、供給ホッパ
８および回転レーキ式払出機９が設置されている。図１
において、モータＭ０は回転レーキ式払出機９を駆動す
るモータであり、モータＭ２はスクリュー式払出し機構
６を駆動するモータであり、モータＭ３はスクリューフ
ィーダ３を駆動するモータである。図１に示すボールバ
ルブ１，２によれば、スイングダンパと異なり、完全に
上下を遮断することができる。

【００２０】なお、この場合でも、ボールバルブ１，２
の前後に大きな差圧があるまま閉から開に切り換える
と、開き始めに差圧によって加圧熱反応器１０側からガ
スが強い勢いで噴出する。このため、ボールバルブ１，
２の前後を遮断弁付き配管で接続し、ボールバルブ１，
２を閉から開に切り換える前にその遮断弁を開いてボー
ルバルブ前後の圧力差をなくす均圧操作が必要である。
このため、図１では省略しているが、図６に示す均圧管
１１４を用いてもよいが、この均圧操作では、加圧熱反
応器１０からのガスの漏洩が避けられない。このため、
あとで詳細に説明するが、図２に示す均圧操作を図１の
構造に適用し、わずかのパージガスの使用により加圧熱
反応器１０からのガスの漏洩を完全に抑えられるように
することが好ましい。

【００２１】ここにおいて、バルブは必ずしもボールバ
ルブである必要はなく、口径と弁体の開口径がほぼ同一
サイズの弁であれば良く、仕切弁であっても良い。対象
となる粒状物あるいはその粉塵等がボールバルブのシー
ト面に噛み込み、ボールバルブのシール性を保つことが
できない場合は、ボールバルブの上に仕切弁を設置して
粒状物を仕切弁で遮断できる構造とすると、ボール弁の
シール性が向上する。この方法は、加圧熱反応器中のガ
スをリークすることなく、加圧熱反応器にけい砂や触媒
等の粉体を供給あるいは排出する極めて有効な手段であ
る。また、フィーダは、必ずしもスクリューである必要
はなく、加圧熱反応器において支障のないタイムスケー
ルで連続的に粒状物を供給できるものであれば良く、テ
ーブルフィーダやプッシャーフィーダであっても良い。

【００２２】また、ダブルボールバルブにおいては、ど
うしても開閉や均圧操作に時間を要するため、ダブルボ
ールバルブの開閉１サイクル分の容量を持たせた中継容
器は大きなものとなる。しかしながら、ボールバルブは
径が大きくなると急激に価格が上昇し、しかも市販品の
最大サイズは限度があり、せいぜい直径５００ｍｍ程度
である。このため、中継圧力容器の径はボールバルブの
口径よりも大きなものとならざるを得なかった。これに
より、中継圧力容器からの粒状物の排出が粒状物の性状
によってはうまくいかず、供給が乱れたり、甚だしい場
合にはブリッジを頻発するケースがあった。処理物であ
る粒状物の供給量が乱れると、加圧熱反応器１０の運転
が不安定になる。特に、加圧熱反応器がガス化炉である
場合においては、処理物である粒状物の供給量変動で、
生成ガス組成が大きく変化して後段のプロセスに重大な
影響を引き起こす。勿論、ブリッジなどで粒状物の供給
が中断すると、運転を中断せざるを得ない。従って、粒
状物の供給量の変動は看過しえない重大問題であった。

【００２３】これに対し、熱反応器に供給される粒状物
の成形を均一に行い、粒状物を長さが短くかつばらつき
が少ない硬いものとするとか、中継圧力容器にプッシャ
ー式ブリッジブレーカを設ける、中継圧力容器のサイズ
を抑えるなどの対策を行った。これにより、加圧熱反応
器を用いたプロセスは、供給粒状物の成形に設備費や運
転費を多く必要とするようになっていた。また、１つの
ダブルボールバルブからスクリューフィーダに至る供給
系から供給できる粒状物の時間あたりの投入量には、重
力による落下を中心とする投入では限度がある。特に、
粒状物が細長いもの、軽いもの、フィルムを多く残すも
のなどでは、一系あたりの供給量が少ない。そのため、
処理能力が大きいと複数の供給系が必要で、設備費が上
がり、メンテナンス負担が大きく、スペースも必要とす
るなど、問題であった。

【００２４】このため、更に進んで、本発明の１実施形
態では、粒状物の性状にかかわらず安定して粒状物を供
給できるようにすべく、かつボールバルブから極力多量
の粒状物を円滑に供給可能にすべく、ダブルボールバル
ブの途中の中継圧力容器にもスクリュー式払出し機構を
設け、頂部投入口から断面積を絞ることなく底部払出し
機構に至るような構成を採用している。なお、中継圧力
容器４，５に設置される払出し機構はテーブルフィーダ
でも良い。

【００２５】次に、上述した本発明の実施の形態を図２
を参照して説明する。図２は、本発明の１実施形態にお
ける処理物の供給装置を示す概略図である。粒状物ａは
供給ホッパ８に一旦貯留される。供給ホッパ８に貯留さ
れた粒状物ａは、底部のモータＭ０で駆動する回転レー
キ式払出機９により定量的に払出されて、上側の口径と
弁体開口径がほぼ等しいフルボアのボールバルブ１中を
落下して上側の中継圧力容器４に入る。粒状物ａは、上
側の中継圧力容器４から、中継圧力容器４に設置されモ
ータＭ１で駆動される排出スクリュー１１で強制的に払
出され、上側と同様のフルボアのボールバルブ２中を落
下して下側の中継圧力容器５に入る。更に、粒状物ａ
は、下側の中継圧力容器５に設置されモータＭ２で駆動
される排出スクリュー１２で強制的に払出され、エキス
パンション７ａを有したシュート７を経てほぼ水平に配
備されたスクリューフィーダ３に供給される。なお、エ
キスパンション７ａは加圧熱反応器１０のケーシング温
度変化による熱膨張を吸収するために設置されている。
その後、粒状物ａは、片持ち構造のモータＭ３で駆動さ
れるスクリューフィーダ３により水平に搬送されて、ス
クリューフィーダ３の端部の炉壁の開口よりガス化炉等
の加圧熱反応器１０内に投入される。

【００２６】上側の中継圧力容器４には、加圧熱反応器
内部よりも高い圧力の窒素ガス等のパージガスが流量調
節弁Ｖｃ、遮断弁Ｖｓ、逆止弁Ｖｇを介して供給される
ようにパージガス用配管１４を設けている。また、排気
遮断弁Ｖｒ、逆止弁Ｖｇを介して上側の中継圧力容器４
内のガスを大気圧にほぼ近い運転圧力の酸化脱臭炉ある
いは大気中へと排気できるように排気用配管１５を設け
ている。ここで、パージガス用配管１４と排気用配管１
５が中継圧力容器４に接続するノズルを共通化し、１箇
処とすることで、ノズル及び配管内のガスの流れ方向に
変化をもたせ、粒状物やその粉塵が堆積するのを防止し
ている。さらに、パージガス用配管１４から分岐して均
圧遮断弁Ｖｐ、逆止弁Ｖｇを介して下側の中継圧力容器
５に接続される配管１６を設け、上側の中継圧力容器４
に過剰に入ったパージガスを放出できるようにしてい
る。

【００２７】上側の中継圧力容器４には、Ｌ（低レベ
ル）、Ｈ（高レベル）、ＨＨ（超高レベル）の３点のレ
ベルにおける内容物の有無を発信するレベルセンサＬＳ
Ａ１が設置されている。また下側の中継圧力容器５に
は、ＬＬ（超低レベル）、Ｌ（低レベル）、Ｈ（高レベ
ル）の３点のレベルにおける内容物の有無を発信するレ
ベルセンサＬＳＡ２を設けている。上側の中継圧力容器
４には、圧力指示調節計ＰＩＳ１が取り付けられ、また
中継圧力容器４と中継圧力容器５との差圧を検出する差
圧指示調節計ＰＤＩＣ１が取り付けられている。

【００２８】上述した各機器の動作状態を表1に示す。

【表１】 表１において、状態は→→→→と進行し、
からに進行し、再び→→→→と進行するサ
イクルを繰り返す。

【００２９】次に、表１において→→の状態変化
は、上側の中継圧力容器４内の粒状物レベルがＨ（高レ
ベル）に達することでまず回転レーキ式払出機９のモー
タＭ０が止まり、弁体上に粒状物が載るのを回避するよ
う少し遅れてボールバルブ１が閉まる。ボールバルブ１
が閉まった後、パージガス遮断弁Ｖｓ及びパージガス流
量調節弁Ｖｃが開き、加圧熱反応器内の圧力よりも高い
供給圧のパージガスが供給され、炉内圧が変動しても追
従して上側の中継圧力容器４を炉内とほぼ同等か若干高
い圧力まで加圧する。その際、過剰な投入を避けるため
に差圧指示調節計ＰＤＩＣ１により流量調節弁Ｖｃを絞
ると良い。次に均圧遮断弁Ｖｐが開き、上側の中継圧力
容器４に若干オーバーシュートして投入されたパージガ
スは均圧遮断弁Ｖｐを通って下側の中継圧力容器５から
スクリューフィーダ３を経てガス化炉等の加圧熱反応器
１０内へと流れ、パージガスとして、スクリューフィー
ダ３へ炉内ガスが侵入するのを防ぐ役割を果たす。この
状態での状態変化まで待機するが、炉内圧が変動して
も、これに追従して中継圧力容器４内の圧力を炉内圧と
ほぼ同等か、若干高い圧力で維持できるように、差圧指
示調節計ＰＤＩＣ１により中継圧力容器４内の圧力を調
整する。

【００３０】表１において→の状態変化は、上側の
中継圧力容器４内の圧力が下側の中継圧力容器５内の圧
力とほぼ等しくなり、かつ中継圧力容器５の粒状物レベ
ルがＬ（低レベル）になったところでボールバルブ２が
開き、次に上側の中継圧力容器４の排出スクリュー１１
のモータＭ１が動きはじめ、上側の中継圧力容器４内の
粒状物を強制的に下側の中継圧力容器５に払出し始め
る。これにより、上側の中継圧力容器４内の粒状物レベ
ルは、Ｈ（高レベル）からＬ（低レベル）へと低下す
る。なお、排出スクリュー１１は下側の中継圧力容器５
の粒状物レベルがＨ（高レベル）に達すると一旦停止
し、下側の中継圧力容器５の粒状物レベルがＬ（低レベ
ル）になると起動することを繰り返し、上側の中継圧力
容器４内の粒状物レベルがＬ（低レベル）に達するまで
粒状物を排出する。

【００３１】表１において→の状態変化は、上側の
中継圧力容器４内の粒状物レベルがＬ（低レベル）に達
したところで上側の中継圧力容器４の排出スクリュー１
１のモータＭ１が停止し、弁体上に粒状物が載るのを回
避するよう少し遅れてボールバルブ２が閉まる。次に、
パージガス遮断弁Ｖｓ及びパージガス流量調節弁Ｖｃが
閉まり、均圧遮断弁Ｖｐも閉まってから排気遮断弁Ｖｒ
が開く。これにより、上側の中継圧力容器４内のガスは
酸化脱臭炉に排気されて圧力は大気圧とほぼ等しくなる
まで低下する。

【００３２】表１において→の状態変化は、圧力指
示調節計ＰＩＳ１により排気が終了して上側の中継圧力
容器４内の圧力がほぼ大気圧になったところでボールバ
ルブ１が開き、回転レーキ式払出機９のモータＭ０が動
きはじめ、供給ホッパより粒状物を定量的に払出して上
側の中継圧力容器４に粒状物を満たし始め、上側の中継
圧力容器４における粒状物レベルはＬ（低レベル）から
Ｈ（高レベル）へと上昇する。上側の中継圧力容器４内
への粒状物の過剰投入を防止するため、レベルセンサＬ
ＳＡ１には、ＨＨ（超高レベル）を設ける。

【００３３】以上の、表１における→→→→
→の状態変化を繰り返す。ここにおいて、状態変化
→→→→に要する間に下側の中継圧力容器５内
の粒状物レベルが空警報Ｌ（低レベル）に達しないだけ
の払出量の能力を回転レーキ式払出機９及びスクリュー
フィーダ３を備える必要がある。または上側の中継圧力
容器４内のレベルＨ（高レベル）までの容量を大きくす
る必要がある。

【００３４】スクリューフィーダ３は、下側の中継圧力
容器５内の粒状物排出スクリュー１２と兼用することも
一見可能ではある。しかしながら、その場合、粒状物が
圧密化して払出し抵抗が増加する、あるいは粒状物中に
金属塊や瓦礫粒などの異物が混入して噛込み等が発生し
たりする、などスクリュー軸に無理な力がかかる可能性
があり、片持スクリューでは軸受や回転軸シール部の破
損する危険性が高い。また、加圧熱反応器のケーシング
温度変化が大きな場合、熱膨張の伸びを吸収してやる必
要があるものの、下側の中継圧力容器５までを加圧熱反
応器１０の熱膨張の伸びに応じて移動させるようにする
のは困難が伴う。これに加え、加圧熱反応器１０への粒
状物供給を止めると、スクリューフィーダ３も停止せざ
るを得ないが、そのような場合、スクリューフィーダ３
内の粒状物が加圧熱反応器１０からの熱やガス、流動層
式反応器であれば流動媒体（けい砂等）などの同伴物に
より揮発したり溶融付着したりすることが避けられな
い。このため、スクリューフィーダ３は、下側の中継圧
力容器５内の粒状物排出スクリュー１２と独立させる必
要がある。これにより、排出スクリュー１２は排出スク
リュー１１と同様、軸両端に軸受けを有する両持スクリ
ューとして、払出し抵抗や異物噛込みなどに対して問題
ないものとすることができる。

【００３５】スクリューフィーダ３は、排出スクリュー
１２に対して十分大きな搬送能力を持たせて粒状物が短
時間で炉内へ投入されるようにし、加圧熱反応器内の熱
を受けてスクリューフィーダ３内で供給粒状物が揮発し
たり溶けたりしないようにすることが望ましい。また、
スクリューフィーダ３は、排出スクリュー１２の停止後
もしばらくの間運転させて、内部に粒状物が残らない状
態にしてから停止するようにする。加圧熱反応器１０へ
の粒状物供給量は排出スクリュー１２の回転数により決
まるため、排出スクリュー１２は可変速とし、このた
め、モータＭ２は回転速度指示計ＸＩと回転数設定器Ｈ
Ｃとを備えている。

【００３６】次に、中継圧力容器４（又は５）の詳細を
図３を参照して説明する。図３（ａ）は圧力容器の下側
半分を断面した正面図であり、図３（ｂ）は圧力容器の
下側半分を断面した側面図である。図３に示す中継圧力
容器は垂直胴タイプの圧力容器である。中継圧力容器４
（又は５）における外壁ケーシング２０は上下の鏡板２
０ａ，２０ｂと、垂直直胴２０ｃで構成した圧力容器で
できており、ケーシング直胴部下端近傍を貫通する形で
ほぼ水平に払出しスクリュー機構２１が設けられてい
る。スクリュー機構２１におけるスクリュー２１ｓの両
端部はシール部２６を貫通してケーシング２０の外に突
出している。スクリュー２１ｓの両端部は軸受２２によ
って、スクリュー２１ｓの軸芯が固定されるようになっ
ている。スクリュー機構２１の排出側端には、駆動スプ
ロケット２３が固定されており、駆動スプロケット２３
は減速機付電動機とチェーン掛けされている。これによ
り、スクリュー機構２１は図３の矢印のスクリュー回転
方向に回転する。投入ノズル２０ｄより外壁ケーシング
２０内に投入された粒状物ａは、一旦直胴部２０ｃに積
まれた形で貯留された後、スクリュー機構２１における
スクリュー２１ｓのスクリュー羽根の動きで直胴部２０
ｃから排出ノズル２１ｂへと運ばれる。

【００３７】払出しスクリュー機構２１は、図３のごと
く排出側ほど羽根ピッチを大きく取ることで搬送能力を
漸増させて、スクリュー２１ｓが直胴部２０ｃを貫通す
る部分の全長に渡り粒状物をスクリュー搬送領域に飲み
込むようにし、かつ直胴部２０ｃの先においてはスクリ
ュー搬送領域の粒状物充填率を下げて搬送を容易とし、
かつ粒状物同士が強く擦り合って粒状物が壊れたり粉を
生じたりするのを軽減している。また、排出ノズル２１
ｂの上のスクリュー２１ｓにあっては、スクリュー羽根
をスクリュー軸に沿った平板２１ｐとし、スクリュー２
１ｓの回転により強制的に排出ノズル２１ｂに払出すよ
うな動作をさせるようにしている。排出ノズル２１ｂよ
り先の部分では、それまでとは逆のピッチの短いスクリ
ューとして、軸端シール部分に粒状物が押込まれないよ
うに排出ノズル２１ｂに向けて搬送力が働くようにして
いる。

【００３８】圧力容器の底面２５は、外壁ケーシング２
０の内側にスクリュー機構２１に４５度前後の傾斜で傾
く形となっており、かつスクリュー機構２１の左右で高
さを変えて、スクリュー羽根が払い込む方ではスクリュ
ー羽根下端に合わせ、反対のスクリュー羽根が払い上げ
る方ではほぼスクリュー羽根の上端に近い位置まで垂直
壁としてその頂部から傾斜させるようにしている。この
ように、スクリュー羽根による粒状物の動きを壁面が妨
げないようにすると同時に、左右を非対称とすることで
スクリューへと移動してくる粒状物がお互いに凭れ合っ
てブリッジを起こしがちになることを防いでいる。圧力
容器の底面２５の付近では、スクリュー羽根によって払
い込むあるいは払い上げる動きが伝播するために粒状物
が揺さぶられ、ブリッジを起こすことはない。圧力容器
の底面２５の上方では、垂直直胴であり、粒状物が垂直
方向へ移動する際の障害となる突起がないため、底部の
粒状物が払い出されると、その隙間を埋めるように重力
により粒状物ａが下がってくることができ、ブリッジを
起こさない。

【００３９】但し、粒状物が、成形が悪くばらの状態で
あるフラフ状のものを多く含んで、力がかかると圧縮さ
れるようなものでは、直胴部２０ｃの長さがその径に対
して大きくなると、下部では上からの重量で押しつぶさ
れる形で圧縮されるために側壁にはさまれる形で粒状物
同士で力が働くことになり、ブリッジを起こしやすくな
る。従って、そのような粒状物の場合、直胴部２０ｃの
長さはその径の２〜３倍程度に抑えるのが良い。

【００４０】図４は中継圧力容器の他の例を示す図であ
り、図４（ａ）は圧力容器の下側半分を断面した正面図
であり、図４（ｂ）は圧力容器の下側半分を断面した側
面図である。図４に示す中継圧力容器は水平胴タイプの
圧力容器である。中継圧力容器４（又は５）における外
壁ケーシング３０は左右の鏡板３０ａ，３０ｂと垂直直
胴３０ｃで構成した圧力容器でできており、ケーシング
直胴部下端近傍を貫通する形でほぼ水平に払出しスクリ
ュー機構２１が設けられている。スクリュー機構２１
は、図３に示すものと同様の構成を有している。

【００４１】図４に示す中継圧力容器の場合、粒状物の
貯留量は、内部に投入された粒状物が安息角で山を形成
するために上部に空きが多く残るので、圧力容器の内部
容積の割には少ない。しかしながら、高さ方向と幅方向
がほぼ等しいため、フラフ状のものを含んで力がかかる
と圧縮されるようなものであっても、重量による圧縮が
ほとんど起こらず側壁にはさまれる形で粒状物同士で力
が働くこともほとんどない。従って、ブリッジは生じな
いと言ってよい。図３に示す中継圧力容器と比較して、
投入ノズル３０ｄと排出ノズル２１ｂの間のレベル差に
対して大きな貯留量を確保しやすいという利点もある。
ブリッジが発生しないため、若干の残留物が残っても支
障がなければ、圧力容器壁とは別に底板を設ける必要は
なく、構造が単純になる。

【００４２】図５は中継圧力容器下部の払出し装置を回
転レーキ式にした例を示す図であり、図５（ａ）は圧力
容器の下側半分を断面した正面図であり、図５（ｂ）は
図５（ａ）のＡ−Ａ線断面模式図である。図５に示す中
継圧力容器は垂直胴タイプの圧力容器である。中継圧力
容器４（又は５）における外壁ケーシング４０は、上下
の鏡板４０ａ，４０ｂと垂直胴４０ｃで構成された圧力
容器であり、ケーシング直胴部下部に底板４５と、回転
レーキ４１が設けられている。回転レーキ４１はピニオ
ンギヤ４２ｂと旋回ベアリング４２ａで駆動される旋回
シュート４２に直結しており、回転により生じる接線力
によって粒状物を旋回シュート４２内に落下させる構造
となっている。ピニオンギヤ４２ｂはモータＭにより駆
動されるようになっている。粒状物ａは投入ノズル４０
ｄから外壁ケーシング４０内へ供給される。旋回シュー
ト４２内に落下した粒状物は荷こぼれ防止シュート４３
を経由して排出される。また、回転レーキ４１の停止時
に旋回シュート４２内に粒状物が落下しないように、サ
ポートアーム４４ａにより支持された、落下防止コーン
４４が設置されている。

【００４３】図５に示す中継圧力容器の場合、圧力容器
の内径を大きくすれば、スクリュー式と比較してデッド
スペースが少なくなるので、フラフ状のものを多く含む
粒状物等、見かけ比重の小さい粒状物を供給する場合、
あるいは処理量の多い設備等、中継圧力容器を大型化す
る必要がある場合に有効である。

【００４４】図６は、図２に示す供給装置を備えた二段
ガス化システムの例を示す概略図である。図６に示すよ
うに本発明の二段ガス化システムは、低温ガス化炉とし
て流動層ガス化炉からなる加圧熱反応器１０と、高温ガ
ス化炉８０とを備えている。加圧熱反応器１０に粒状物
を供給する原料供給系には、図２に示す供給装置が用い
られている。

【００４５】加圧熱反応器１０の内部には、流動化ガス
を上方に噴出して炉内に流動層５２を形成するための流
動化ガス分散装置５３が配置されている。流動層５２の
流動媒体には硅砂等の砂が用いられる。加圧熱反応器１
０の上部にはフリーボード５４が形成されており、底部
には不燃物排出口５５が形成されている。加圧熱反応器
１０に流動媒体を循環させる流動媒体循環系７０は、不
燃物排出口５５の下方に配置された不燃物抜出コンベヤ
７１、流動媒体抜出ロックホッパ７２、流動媒体エレベ
ータ７３、流動媒体供給ロックホッパ７４、流動媒体投
入コンベヤ用ホッパ７５、流動媒体投入コンベヤ７６と
から構成されている。

【００４６】図６に示す構成において、粒状物ａは、供
給ホッパ８に一旦貯留される。供給ホッパ８に貯留され
た粒状物ａは、底部のモータＭ０で駆動する回転レーキ
式払出機９により定量的に払出されて、上側の口径と弁
体開口径がほぼ等しいフルボアのボールバルブ１中を落
下して上側の中継圧力容器４に入る。粒状物ａは、中継
圧力容器４から上側の中継圧力容器４に設置され、モー
タＭ１で駆動される排出スクリュー１１で強制的に払出
され、上側と同様のフルボアのボールバルブ２中を落下
して下側の中継圧力容器５に入る。更に、粒状物ａは下
側の中継圧力容器５に設置され、モータＭ２で駆動され
る排出スクリュー１２で強制的に払出され、シュート７
を経てほぼ水平に配備されたスクリューフィーダ３に供
給される。その後、粒状物ａは、片持ち構造のモータＭ
３で駆動するスクリューフィーダ３により水平に搬送さ
れて、スクリューフィーダ３の端部の炉壁の開口より加
圧熱反応器１０内に投入される。

【００４７】加圧熱反応器１０内の流動化ガス分散装置
５３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５２に送入され、
流動媒体ｅが流動化される。粒状物ａはガス化炉内の流
動層５２に投入され、５００〜８５０℃に保持された流
動層５２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。加圧熱反応器１０の炉底にある不燃物排出口５５
からは不燃物抜出コンベヤ７１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７２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７
３で上方に搬送される。流動媒体エレベータ７３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７
４、流動媒体投入コンベヤ用ホッパ７５、流動媒体投入
コンベヤ７６を介して昇圧され、加圧熱反応器１０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。

【００４８】投入された粒状物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５
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。加圧熱反応器１０を出たガス状
物ｇは高温ガス化炉８０に供給され、そこで吹き込まれ
た酸素とスチーム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）主体のガスは高温ガス化炉８
０より排出され、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。一方、スラグは高温ガス化炉８０から下方に
排出され、冷却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。

【００４９】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、高圧
で運転される加圧熱反応器に粒状物等の処理物を安定し
て供給することができるとともに、加圧熱反応器内のガ
スが外部に漏洩することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理物の供給装置を示す概略図であ
る。

【図２】本発明の１実施形態における処理物の供給装置
を示す概略図である。

【図３】図３（ａ）は圧力容器の下側半分を断面した正
面図であり、図３（ｂ）は圧力容器の下側半分を断面し
た側面図である。

【図４】図４（ａ）は圧力容器の下側半分を断面した正
面図であり、図４（ｂ）は圧力容器の下側半分を断面し
た側面図である。

【図５】中継圧力容器下部の払出し装置を回転レーキ式
にした例を示す図であり、図５（ａ）は圧力容器の下側
半分を断面した正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）
のＡ−Ａ線断面模式図である。

【図６】図２に示す供給装置を備えた二段ガス化システ
ムの例を示す概略図である。

【図７】従来の加圧熱反応器に処理物である粒状物を供
給するための装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１，２ ボールバルブ ３ スクリューフィーダ ４，５ 中継圧力容器 ６ スクリュー式払出し機構 ７ シュート ７ａ エキスパンション ８ 供給ホッパ ９ 回転レーキ払出機 １０ 加圧熱反応器 １１，１２ 排出スクリュー １４ パージガス用配管 １５ 排気用配管 １６ 配管 ２０，３０，４０ 外壁ケーシング ２０ａ，２０ｂ，３０ａ，３０ｂ，４０ａ，４０ｂ
鏡板 ２０ｃ，３０ｃ 直胴部 ２０ｄ 投入ノズル ２１ スクリュー機構 ２１ｂ 排出ノズル ２１ｐ 平板 ２１ｓ スクリュー ２２ 軸受 ２３ 駆動スプロケット ２５ 底面 ２６ シール部 ４０ｃ 垂直胴 ４１ 回転レーキ ４２ 旋回シュート ４２ａ 旋回ベアリング ４２ｂ ピニオンギヤ ４３ 荷こぼれ防止シュート ４４ 落下防止コーン ４４ａ サポートアーム ５２ 流動層 ５３ 流動化ガス分散装置 ５４ フリーボード ５５ 不燃物排出口 ７０ 流動媒体循環系 ７１ 不燃物抜出コンベヤ ７２ 流動媒体抜出ロックホッパ ７３ 流動媒体エレベータ ７４ 流動媒体供給ロックホッパ ７５ 流動媒体投入コンベヤ用ホッパ ７６ 流動媒体投入コンベヤ ８０ 高温ガス化炉 ａ 粒状物 ＨＣ 回転数設定器 ＬＳＡ１，ＬＳＡ２ レベルセンサ Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ モータ ＰＩＳ１ 圧力指示調節計 ＰＤＩＣ１ 差圧指示調節計 Ｖｃ 窒素流量調節弁 Ｖｓ 窒素遮断弁 Ｖｇ 逆止弁 Ｖｒ 排気遮断弁 Ｖｐ 均圧遮断弁 Ｘ１ 回転速度指示計

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ２７Ｄ 3/08 Ｆ２７Ｄ 3/08 // Ｆ２３Ｃ 10/22 Ｆ２３Ｇ 5/30 ＺＡＢＤ Ｆ２３Ｇ 5/30 ＺＡＢ Ｆ２３Ｃ 11/02 ３０９ (72)発明者 肥後 勉 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 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） 3K064 AA20 AB01 AB03 AC05 AD01 AD05 AD08 BA07 BA24 4K046 HA11 JE01 KA01 4K055 DA05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理物を加圧下で熱反応させて処理する
   加圧熱反応器に、処理物を供給する供給装置において、 頂部に遮断弁を有する中継圧力容器を上下に連結し、 上側の中継圧力容器の上方に、処理物を供給するための
   供給機構を設け、 前記加圧熱反応器に供給する処理物を下側の中継圧力容
   器から払い出す払出し機構を設けたことを特徴とする処
   理物の供給装置。
2. 【請求項２】 前記上側の中継圧力容器に、前記加圧熱
   反応器の内圧よりも高い圧力の気体供給源から該上側の
   中継圧力容器に気体を供給するための調節弁を有した配
   管と、前記貯留供給装置と同等または同等以下の圧力の
   領域に連通するとともに遮断弁を有した気体放出配管と
   を設けたことを特徴とする請求項１記載の処理物の供給
   装置。
3. 【請求項３】 前記下側の中継圧力容器にレベルセンサ
   を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の処理物
   の供給装置。
4. 【請求項４】 前記加圧熱反応器が加圧ガス化炉であ
   り、処理物が廃棄物を主体とした成形物であり、下側の
   中継圧力容器からの払出し機構と加圧熱反応器中に処理
   物を供給する機構とが独立していることを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれか１項に記載の処理物の供給装
   置。
5. 【請求項５】 前記下側の中継圧力容器は底部に払出し
   機構であるスクリューを有し、該下側の中継圧力容器は
   垂直直胴または下方が広がる形状の容器壁部分と、前記
   スクリューに向かって緩い角度で下方に傾斜した底面と
   を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
   項に記載の処理物の供給装置。
6. 【請求項６】 前記上側の中継圧力容器と、前記下側の
   中継圧力容器の間にガスを遮断するための弁を設けると
   ともに、該遮断弁の上部に処理物を遮断するための弁を
   設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項
   に記載の処理物の供給装置。
7. 【請求項７】 前記処理物は粒状物であることを特徴と
   する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の処理物の供
   給装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
   処理物の供給装置による処理物の供給方法であって、 下側の遮断弁の閉まった状態で開いた上側の遮断弁から
   上側の中継圧力容器に貯留供給装置より処理物を受け入
   れ、 次に上側の遮断弁を閉めるとともに上側の中継圧力容器
   に加圧熱反応器内の圧力よりも高い圧力の気体の供給を
   受け入れて下側の中継圧力容器と等圧にした後に、下側
   の遮断弁を開けて下側の中継圧力容器に処理物を払い出
   し、 次に下側の遮断弁を閉めてから上側の中継圧力容器内の
   気体を放出して上側の中継圧力容器内の圧力を加圧熱反
   応器外と等圧にしてから上側の遮断弁を開き、再び処理
   物を受け入れることを繰り返し、 下側の中継圧力容器内には処理物を切らすことなく加圧
   熱反応器中に払出し機構により処理物を払い出すことを
   特徴とする処理物の供給方法。