JP2003279013A - 廃棄物ガス化溶融システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融炉での燃焼を良好に行うことが可能な廃
棄物ガス化溶融システムを提供する。 【解決手段】 ガス化炉１からの熱分解ガスをボイラ８
で冷却することで、ＨＣｌ等の塩素分を、熱分解ガスに
随伴される微細な飛灰チャーに吸着させ、この飛灰チャ
ーを集塵機１０で集塵することで、熱分解ガスを脱塩浄
化し、この脱塩浄化した熱分解ガスを、溶融炉３０の燃
料として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物ガス化溶融
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、新たな廃棄物処理技術であるガス
化溶融システムは、各社により開発が進められ、ガス化
と溶融とを一体化した一体方式と、ガス化と溶融とを別
々に行う分離方式とに大別され、近年では分離方式が多
用されている。

【０００３】この分離方式は、廃棄物をガス化炉で熱分
解ガスと灰とに分解し、次の溶融炉で、この熱分解ガス
と灰を完全燃焼させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この分
離方式では、熱分解ガス或いは灰に含まれる塩素分によ
り良好な燃焼が妨げられるという問題がある。

【０００５】本発明は、このような課題を解決するため
に成されたものであり、溶融炉での燃焼を良好に行い得
る廃棄物ガス化溶融システムを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による廃棄物ガス
化溶融システムは、廃棄物を破砕機にて破砕し、流動層
式ガス化炉にてガス化し、当該ガス化炉のガス排出口に
接続された乾式固気分離装置にて固気分離して、当該固
気分離装置からのガスを冷却・集塵した熱分解ガスを、
溶融炉の燃料として用い、流動層式ガス化炉からの炉底
灰を溶融炉にて燃焼溶融することを特徴としている。

【０００７】このような廃棄物ガス化溶融システムによ
れば、ガス化炉からの熱分解ガスが冷却されると、ＨＣ
ｌ等の塩素分が、熱分解ガスに随伴される微細な飛灰チ
ャーに吸着され、この飛灰チャーが集塵されることか
ら、熱分解ガスは脱塩浄化される。そして、この脱塩浄
化された熱分解ガスが、溶融炉の燃料として用いられる
ため、溶融炉で良好な燃焼が行われる。

【０００８】ここで、固気分離装置を、サイクロンとす
ると、サイクロン後段に排出されガスに随伴される飛灰
チャーの粒径が細かく均一化される。

【０００９】また、固気分離装置にて固気分離した固形
分を、ガス化炉に返送するようにすると、ガス化炉での
ガス化率が高められる。

【００１０】また、熱分解ガスを、溶融炉の燃料として
用いるのに加えて、ガス化炉の前段で廃棄物を乾燥する
乾燥装置且つ／又は熱を回収するための燃焼装置の燃料
として用いるようにすると、脱塩浄化された熱分解ガス
が一層有効利用されると共に燃料として良好に燃焼す
る。

【００１１】また、燃焼装置且つ／又は乾燥装置の排ガ
スを、溶融炉の後段の二次燃焼塔に導入するのが好まし
い。この燃焼装置の排ガスにより二次燃焼塔の高温が維
持されて当該燃焼装置の排ガスが二次燃焼されると共に
ダイオキシンが好適に分解され且つ／又は乾燥装置の排
ガスが高温脱臭される。

【００１２】また、燃焼装置の排ガスの一部を、当該燃
焼装置に返送するのが好ましい。これにより、燃焼装置
の温度上昇が抑制され炉体の保護及びＮＯｘの低減が図
られる。

【００１３】また、溶融炉をロータリーキルンとする
と、旋回溶融炉等に比して被処理物の滞留時間が長くさ
れ、再利用性の高い良質で均質なスラグが得られると共
に、高いスラグ化率が達成される。

【００１４】また、システムの系外から、例えば、ガラ
ス、陶磁器くず、焼却灰、飛灰（埋め戻し灰を含む）、
無機汚泥、建築廃材、酸・アルカリ廃液等の被処理物を
ロータリーキルンにて溶融することも可能である。

【００１５】また、破砕機で破砕できない破砕不適廃棄
物を、ロータリーキルンにて溶融することも可能であ
る。

【００１６】また、ロータリーキルンとしては、回転炉
長（Ｌ）／回転炉径（Ｄ）＜５であるショートキルンを
採用するのが好適である。

【００１７】また、廃棄物を破砕機にて破砕した後、乾
燥装置にて乾燥し、この乾燥された廃棄物を流動層式ガ
ス化炉にてガス化するのが好ましい。このように乾燥装
置で廃棄物の水分が例えば１０〜３０％と所定となるよ
うに乾燥することで、水分含有量が多く発熱量の少ない
廃棄物のガス化溶融が可能とされる。

【００１８】また、流動層式ガス化炉のフリーボードの
温度を７００〜９００℃、流動層の温度を４５０〜７０
０℃、炉内圧力を０〜３００ｋＰａＧとして運転するの
が好ましい。このように、フリーボードの温度を７００
〜９００℃とすることで、タール発生量が低減し後段の
配管への付着や腐食等のタールトラブルの回避が可能と
されると共にダイオキシン類が好適に分解される。ま
た、このような運転により、ガス化炉の底部に溜まる炉
底灰のダイオキシンが殆ど無くされ、この炉底灰の搬送
路付近での作業環境の向上が可能とされる。

【００１９】また、固気分離装置からのガスを、当該固
気分離装置の後段に設けられた間接式熱交換器にて４０
０℃以下に冷却した後、集塵機にて集塵するのが好まし
い。ここで、固気分離装置からの熱分解ガスを２００℃
程度迄冷却すると、熱分解ガス中の塩素分の９０％程度
が飛灰チャーに吸着されるので特に好ましいが、４００
℃程度迄の冷却でも、熱分解ガス中の塩素分の大半が飛
灰チャーに吸着され、これが集塵機で集塵される。

【００２０】また、間接式熱交換器及び集塵機から排出
される飛灰チャーを、溶融炉にて燃焼溶融するようにす
ると、この飛灰チャーは、前段の乾式固気分離装置を通
過していて、粒径が均一で細かく且つ燃焼性に富んでい
るため、当該飛灰チャーは、溶融炉で良好に燃焼溶融さ
れる。

【００２１】また、流動層式ガス化炉の廃棄物投入口及
び炉底灰排出口、間接式熱交換器及び集塵機の飛灰チャ
ー排出口に、加圧系内のガスの外部漏れを防止しながら
目的物を通過可能とするロックホッパを設けるようにす
ると、廃棄物、炉底灰、飛灰チャー等の目的物を搬送す
る際に加圧系内のガスの外部漏れが防止される。

【００２２】また、溶融炉の後段に、間接式熱交換器及
び集塵機を設け、この間接式熱交換器から排出される飛
灰を、溶融炉に返送するようにすると、スラグ化率が高
められる。

【００２３】また、燃焼装置からの排ガスを用い空気予
熱器にて予熱された燃焼用空気を、溶融炉の燃焼用空気
とすると、溶融炉の燃焼用空気が高温に予熱されること
から、燃焼が効率的に行われる。

【００２４】また、空気予熱器にて減温された排ガスの
一部を、燃焼装置に返送するようにすると、燃焼装置の
燃焼温度が好適に制御され得る。

【００２５】また、本発明の廃棄物ガス化溶融システム
は、廃棄物を破砕機にて破砕し、流動層式ガス化炉にて
ガス化し、当該ガス化炉のガス排出口に接続された乾式
固気分離装置にて固気分離して、当該固気分離装置から
のガスを間接式熱交換器にて冷却し、当該間接式熱交換
器からのガスを集塵機にて集塵することにより熱分解ガ
スを生成し、間接式熱交換器及び集塵機から排出される
飛灰チャーを溶融炉の燃料とし、流動層式ガス化炉から
の炉底灰を溶融炉にて燃焼溶融することを特徴としてい
る。

【００２６】このような廃棄物ガス化溶融システムによ
れば、ガス化炉からの熱分解ガスが冷却されると、ＨＣ
ｌ等の塩素分が、熱分解ガスに随伴される微細な飛灰チ
ャーに吸着され、この飛灰チャーが集塵されることか
ら、熱分解ガスは脱塩浄化される。一方、間接式熱交換
器及び集塵機から排出される飛灰チャーは、前段の乾式
固気分離装置を通過しているため、粒径が均一で細かく
且つ燃焼性に富んでいる。そして、この飛灰チャーが、
炉底灰を燃焼溶融する溶融炉の燃料として用いられるた
め、燃料としての燃焼が容易とされ、加えて、廃棄物の
質等により発熱量が大きく変動しやすい熱分解ガスを燃
料として燃焼させるのに比して、溶融炉内の温度を高温
に安定化するが容易とされると共に、不燃性ガスが無く
且つ燃焼用空気量が少なくて済みその結果排ガス量が低
減されるためそれに関わる設備のコンパクト化が可能と
される。

【００２７】ここで、固気分離装置を、サイクロンとす
ると、サイクロン後段に排出されガスに随伴される飛灰
チャーの粒径が細かく均一化され、溶融炉の燃料として
最適とされる。

【００２８】また、廃棄物を破砕機にて破砕し、乾燥装
置にて乾燥した後に、流動層式ガス化炉にてガス化する
のが好ましい。このように乾燥装置で廃棄物の水分が例
えば１０〜３０％と所定となるように乾燥することで、
水分含有量が多く発熱量の少ない廃棄物のガス化溶融が
可能とされる。

【００２９】また、熱分解ガスを、ガス化炉の前段で廃
棄物を乾燥する乾燥装置且つ／又は熱を回収するための
燃焼装置の燃料として用いるようにすると、脱塩浄化さ
れた熱分解ガスが有効利用されると共に燃料として良好
に燃焼する。

【００３０】また、溶融炉をロータリーキルンとする
と、旋回溶融炉等に比して被処理物の滞留時間が長くさ
れ、再利用性の高い良質で均質なスラグが得られると共
に、高いスラグ化率が達成される。

【００３１】また、システムの系外から、例えば、ガラ
ス、陶磁器くず、焼却灰、飛灰（埋め戻し灰を含む）、
無機汚泥、建築廃材、酸・アルカリ廃液等の被処理物を
ロータリーキルンにて溶融することも可能である。

【００３２】また、破砕機で破砕できない破砕不適廃棄
物を、ロータリーキルンにて溶融することも可能であ
る。

【００３３】また、ロータリーキルンとして、回転炉長
（Ｌ）／回転炉径（Ｄ）＜５であるショートキルンを採
用するのが好適である。

【００３４】また、燃焼装置を、生成ガス焚きボイラと
するのが好適である。

【００３５】また、乾燥装置からの排ガスを、燃焼装置
に導入すると、乾燥装置からの排ガスが高温脱臭され
る。

【００３６】また、流動層式ガス化炉のフリーボードの
温度を７００〜９００℃、流動層の温度を４５０〜７０
０℃、炉内圧力を０〜３００ｋＰａＧとして運転するの
が好ましい。このように、フリーボードの温度を７００
〜９００℃とすることで、タール発生量が低減し後段の
配管への付着や腐食等のタールトラブルの回避が可能と
されると共にダイオキシン類が好適に分解される。ま
た、このような運転により、ガス化炉の底部に溜まる炉
底灰のダイオキシンが殆ど無くされ、この炉底灰の搬送
路付近での作業環境の向上が可能とされる。

【００３７】また、固気分離装置からのガスを、間接式
熱交換器にて４００℃以下に冷却した後、集塵機にて集
塵することが好ましい。ここで、固気分離装置からの熱
分解ガスを２００℃程度迄冷却すると、熱分解ガス中の
塩素分の９０％程度が飛灰チャーに吸着されるので特に
好ましいが、４００℃程度迄の冷却でも、熱分解ガス中
の塩素分の大半が飛灰チャーに吸着され、これが集塵機
で集塵される。

【００３８】また、流動層式ガス化炉の廃棄物投入口及
び炉底灰排出口、前記間接式熱交換器及び集塵機の飛灰
チャー排出口に、加圧系内のガスの外部漏れを防止しな
がら目的物を通過可能とするロックホッパを設けるよう
にすると、廃棄物、炉底灰、飛灰チャー等の目的物を搬
送する際に加圧系内のガスの外部漏れが防止される。

【００３９】また、溶融炉の後段に急冷塔を設け、この
急冷塔により、溶融炉から排出される排ガスを１５０℃
〜２００℃に急冷すると、ダイオキシンの再合成の防止
が図られる。

【００４０】また、燃焼装置の後段に排ガス処理設備を
設けると共に、溶融炉の後段に急冷塔、集塵機をこの順
に設け、この集塵機で集塵された排ガスを排ガス処理設
備にて処理するのが好ましい。これにより、より清浄化
されたガスを大気に放出することが可能とされる。

【００４１】また、急冷塔及び集塵機から排出される飛
灰を、溶融炉に返送するようにすると、スラグ化率が高
められる。

【００４２】また、間接式熱交換器及び集塵機から排出
される飛灰チャーを燃料とするロータリーキルンの燃焼
バーナが、当該ロータリーキルン出口側に設けられるの
が好ましい。これにより、燃焼ガスが入口側に到達し反
転する際に入口側の壁面に衝突し、燃焼ガス中の焼却灰
が炉内に残り飛散率の低下が図られると共に、出口側に
バーナを設置したことによるスラグ排出部の固化が防止
され、飛灰チャーが良好に燃焼されると共に溶融スラグ
化も高められる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る廃棄物ガス化
溶融システムの好適な実施形態について添付図面を参照
しながら説明する。

【００４４】図１は、第一実施形態に係る廃棄物ガス化
溶融システム１００を示す概略構成図である。この廃棄
物ガス化溶融システム１００は概略、廃棄物の前処理を
行う廃棄物前処理設備５１と、前処理された廃棄物を所
定の加圧下で熱分解してガス化するガス化炉１と、この
ガス化炉１の熱分解ガス化で排出される熱分解ガスを冷
却して清浄化処理する熱分解ガス処理設備２と、この熱
分解ガス処理設備２からの清浄化された熱分解ガスを燃
料として使用する溶融炉３０、生成ガス燃焼装置５及び
廃棄物前処理設備５１の乾燥装置４４と、溶融炉３０の
溶融で排出される燃焼排ガスを冷却して清浄化処理する
排ガス処理設備６と、を備えている。

【００４５】ここで、本実施形態では、特に好適である
として、廃棄物を都市ごみとしているが、当該システム
で用いられる廃棄物としては、都市ごみを始めとして、
例えば、固形化燃料（ＲＤＦ）、スラリー化燃料（ＳＷ
Ｍ）、自動車廃棄物（シュレッダーダスト、廃タイ
ヤ）、バイオマス廃物、下水汚泥、プラスチック廃棄物
（含むＦＲＰ）、家電廃棄物、特殊廃棄物（医療廃棄物
等）、屎尿、高濃度廃液、産業スラッジ、埋め戻し灰、
木くず、繊維くず、食品かすといった発熱量、水分率、
形状等が大きく異なる廃棄物や、低品位石炭等が挙げら
れ、これらの任意の組み合わせも挙げられる。

【００４６】廃棄物前処理設備５１は、廃棄物を破砕す
る破砕機５０と、破砕された廃棄物を乾燥する乾燥装置
４４と、を備えている。

【００４７】破砕機５０は、廃棄物を破砕して所定の大
きさ以下、好ましくは１５０ｍｍ以下にして乾燥装置４
４へ送ると共に、布団や粗大ごみ等の破砕不適廃棄物を
選別して溶融炉３０へ送る。

【００４８】乾燥装置４４は、後述する熱分解ガス処理
設備２からの熱分解ガスをライン１３を介して導入する
と共に、当該熱分解ガスを燃料として燃焼して熱風を生
成・送風する熱風器（不図示）を備え、この熱風によ
り、破砕機５０で処理された廃棄物を乾燥させる。この
乾燥は、廃棄物が含有する水分量に応じて適宜実施さ
れ、廃棄物の水分が１０〜３０％となるように廃棄物を
乾燥するのが好ましい。そして、このような乾燥を実施
することにより、水分含有量が多く発熱量の少ない廃棄
物のガス化溶融が可能とされる。

【００４９】この乾燥装置４４には、乾燥排ガスライン
２５を介して溶融炉３０後段の二次燃焼塔３２（詳しく
は後述）が接続され、乾燥装置４４は１００℃程度とさ
れる乾燥排ガスを二次燃焼塔３２へ送る。また、乾燥装
置４４には、ロックホッパ９１を有するライン４３を介
してガス化炉１が接続されている。

【００５０】ロックホッパ９１は、ライン４３に並設さ
れる２枚の開閉可能なバルブを備え、これらバルブが同
時に開とならないように開閉を交互に繰り返すことで、
下流側バルブより下流側のガス化炉１側（加圧系内）を
上流側の大気に対して遮断しながら上流側バルブより上
流側の乾燥された廃棄物を下流側バルブより下流側のガ
ス化炉１へ順次排出する。

【００５１】ガス化炉１は、所謂加圧式の流動層式ガス
化炉であり、縦長の略円筒形状を成して底部に向かって
先細とされ、炉内を燃焼室として、炉内下部に、主とし
て廃棄物を部分燃焼して熱分解させる流動層３を備える
と共に、炉内上部に、熱分解により発生する熱分解ガス
の改質を行う所謂フリーボード（上部空間）４を備えて
いる。

【００５２】流動層３には、廃棄物の部分燃焼用の空気
と、廃棄物の熱分解により発生する熱分解ガスを水性ガ
ス反応により改質するための水蒸気と、流動層３を十分
に流動化するための窒素等の不活性ガスとが導入されて
いる。そして、廃棄物や当該廃棄物が熱分解してガス化
することで生成される灰が、ガス化炉１の下部から吹き
込まれるこれらのガスによって流動化して流動層３が形
成される。なお、予め砂等の粒子を流動媒体としてガス
化炉１内に投入しておいても良い。そして、流動層３に
は、ロックホッパ９１からのライン４３が接続され、廃
棄物が流動層３に直接投入される構成とされている。

【００５３】一方、フリーボード４には、流動層３から
発生した熱分解ガスを改質すべく、燃焼用空気が導入さ
れている。

【００５４】そして、このガス化炉１は、所定の圧力下
で、流動層３内に供給される廃棄物を部分燃焼すると共
にこの熱で廃棄物を熱分解してガス化し、発生する熱分
解ガスを水蒸気で改質すると共に燃焼用空気により燃焼
することで改質する。この時、廃棄物は流動層３で上記
ガスによって良好に攪拌されるため、ガス化効率が高め
られている。

【００５５】このガス化炉１では、フリーボード４の温
度を７００〜９００℃に、流動層３の温度を４５０〜７
００℃に、ガスの滞留時間を５秒以上に、ガス化炉内圧
力を０〜３００ｋＰａＧに、各々設定して好適な運転を
実施している。このように、フリーボード４の温度を７
００〜９００℃とすることで、タール発生量が低減し後
段の配管への付着や腐食等のタールトラブルの回避が可
能とされると共にダイオキシン類が好適に分解される。
また、このような運転により、ガス化炉１の底部に溜ま
る炉底灰（ボトムアッシュ）のダイオキシンが殆ど無く
され、この炉底灰の搬送路（後述のライン１７等）付近
での作業環境の向上が可能とされている。

【００５６】ガス化炉１の上部には、ガスライン４１を
介してサイクロン７が接続されている。このサイクロン
７は、ガス化炉１のフリーボード４からの熱分解ガスに
含まれる所定の粒径以上の固形分を分離する乾式固気分
離装置であり、分離した固形分を、ダウンパイプ４５を
介して、ガス化炉１内に戻してその中に含む未燃炭素分
を再びガス化させる一方で、熱分解ガスを、ガスライン
４２を介して、熱分解ガス処理設備２に排出する。

【００５７】これにより、ガス化不十分な状態でガス化
炉１から排出される廃棄物がガス化炉１に戻り、廃棄物
のガス化率が約８０％と高められていると共に、熱分解
ガスに随伴されて後段に向かう飛灰チャー（フライアッ
シュ）等（以降単に飛灰チャーと呼ぶ）の粒径の均一性
が高められている。特に内部循環式のガス化炉に比して
も、ガス化率及び飛灰チャーの粒径の均一性が高められ
ている。

【００５８】ガス化炉１の底部には、ガス化炉１内のガ
スの外部漏れを防ぐ上記ロックホッパ９１と同様なロッ
クホッパ９２を備えるライン１７を介して、有価物選別
機５３が接続され、ガス化炉１は、底部から炉底灰等を
適宜排出する。

【００５９】有価物選別機５３は、ロックホッパ９２を
備えるライン１７を介してガス化炉１からの炉底灰等を
導入し、磁選及びアルミ選を実施して鉄やアルミ等の有
価物を選別して取り出し、有価物を除去した炉底灰を被
処理物として溶融炉３０に導入する。

【００６０】熱分解ガス処理設備２は、ボイラ（間接式
熱交換器）８及び集塵機１０を備えている。ボイラ８
は、サイクロン７から供給される熱分解ガスを冷却して
排出すると共にこの熱分解ガスから熱を回収して蒸気を
生成する。

【００６１】このボイラ８としては、例えば、特開２０
０１−３２４１２９号公報に開示されているように、缶
水が流れる水管を多数環状に並設して成る輻射型ボイ
ラ、冷却水が流れる水管同士が環状に離間して繋がれた
メンブレン部を有すると共にこのメンブレン部を多重と
しメンブレン部間を熱分解ガスが流れる煙道とした所謂
メンブレン式対流型ボイラ、及び、熱効率向上を目的と
した節炭器を、ガスライン４２にこの順に直列に接続し
た構成のものが採用されている（図では、輻射型ボイ
ラ、メンブレン式対流型ボイラ及び節炭器を纏めてボイ
ラ８として図示）。なお、このようなボイラ８の材質と
しては、例えばＳＴＢ材が使用されている。

【００６２】そして、ボイラ８で熱分解ガスが冷却され
ることで、ＨＣｌ等の塩素分が微細な飛灰チャーに吸着
され、熱分解ガスが脱塩浄化される。なお、サイクロン
７からの熱分解ガスを２００℃程度迄冷却すると、熱分
解ガス中の塩素分の９０％程度が飛灰チャーに吸着され
るので特に好ましいが、４００℃程度迄の冷却でも、熱
分解ガス中の塩素分の大半が飛灰チャーに吸着されるこ
とになる。

【００６３】集塵機１０は、冷却された熱分解ガスか
ら、サイクロン７で回収されなかった微細な飛灰チャー
を捕集し、この飛灰チャーを底部から適宜排出すると共
に、この飛灰チャーが除去され清浄化された熱分解ガス
をガスライン１１を介して排出する。

【００６４】ここで、熱分解ガスから、塩素分を吸着し
た飛灰チャーが捕集され、熱分解ガスの塩素分が殆ど無
くされるので、この熱分解ガスを燃焼する生成ガス燃焼
装置５（詳しくは後述）や熱交換器等の後段機器の腐食
が低減されて、燃焼温度を高くすることが可能とされ、
その結果、例えば高温・高圧の水蒸気等を得るのが可能
とされ発電効率等の向上が可能とされている。

【００６５】この集塵機１０としては、溶融炉導入ガス
の顕熱向上のためにボイラ８からの熱分解ガスの温度を
４００℃程度の高温とした場合には、セラミックタイプ
のフィルタを備える濾過式の集塵機を採用するのが好ま
しい。また、ボイラ８からの熱分解ガスの温度を２００
℃程度とした場合には、濾布を有するバグフィルタを採
用するのが好ましい。

【００６６】なお、これらのフィルタ上に捕集される飛
灰チャーは逆洗により当該フィルタから取り除かれ、フ
ィルタ交換の延命化が図られている。この逆洗にあって
は、窒素等の不活性ガスを用いるのが好ましい。

【００６７】また、熱分解ガス処理設備２を構成する集
塵機１０及びボイラ８は、上記ロックホッパ９１，９２
と同様なロックホッパ９３を備えるライン１８を介して
溶融炉３０に接続され、集塵機１０及びボイラ８で回収
した飛灰チャーを被処理物として溶融炉３０に導入す
る。

【００６８】ガスライン１１は、途中で３本に分岐さ
れ、これらの分岐ガスライン１２，１３，１４に各々、
溶融炉３０、乾燥装置４４、生成ガス燃焼装置５が接続
されている。分岐ライン１２は、溶融炉３０への熱分解
ガスの供給量を調整するダンパ１５を、分岐ライン１３
は、乾燥装置４４への熱分解ガスの供給量を調整するダ
ンパ１６を各々備え、これらダンパ１５，１６が、溶融
炉３０、乾燥装置４４への熱分解ガスの供給量を調整す
ることで、溶融炉３０及び乾燥装置４４に供給した残り
の熱分解ガスが、分岐ライン１４を介して生成ガス燃焼
装置５に供給される。

【００６９】溶融炉３０は、分岐ライン１２を介して供
給される熱分解ガスを燃料として被処理物を燃焼し溶融
するロータリーキルン（回転炉）３１を備え、このロー
タリーキルン３１には、当該ロータリーキルン３１から
の燃焼排ガスを二次燃焼する二次燃焼塔３２が連絡され
ている。

【００７０】ロータリーキルン３１は、回転炉長（Ｌ）
／回転炉径（Ｄ）＜５とされる所謂ショートキルンであ
り、円筒状を成して回転自在に支持され、一方側（図示
左側）の端部に入口３１ａを、他方側の端部に出口３１
ｂを各々備え、入口３１ａ側から出口３１ｂ側に向かっ
て下方に所定に傾斜するように横置きに設置されてい
る。なお、この廃棄物ガス化溶融システム１００では、
特に好適であるとして、ショートキルンを採用している
が、例えばロングキルンを用いることも可能である。

【００７１】ロータリーキルン３１の入口３１ａには、
ガス化炉１からの炉底灰や熱分解ガス処理設備２からの
飛灰チャー（これらの炉底灰及び飛灰チャーは熱量を有
している）を被処理物として導入するライン１７，１８
が接続され、出口３１ｂに二次燃焼塔３２が接続されて
いる。また、入口３１ａには、必要に応じて、破砕機５
０で選別された破砕不適廃棄物や、後述のボイラ２０や
減温塔２１から回収される飛灰等（この飛灰は熱量を殆
ど有していない）が被処理物として導入される。そし
て、このロータリーキルン３１は、所定の速度で回転す
ることで、被処理物を入口３１ａ側から出口３１ｂ側へ
向かって搬送する。因みに、例えば、ガラス、陶磁器く
ず、焼却灰、飛灰（埋め戻し灰を含む）、無機汚泥、建
築廃材、酸・アルカリ廃液等の低発熱量の被処理物を、
上記ガス化炉生成物である炉底灰・飛灰チャーと共に、
直接ロータリーキルン３１に導入し同時に処理すること
も可能である。

【００７２】ロータリーキルン３１の入口３１ａ側に
は、集塵機１０からガスライン１１，１２を介して供給
される熱分解ガスを燃料として、燃焼用空気を用い燃焼
させるステンレス製のバーナ３７が付設されている。こ
の熱分解ガスは前述したように脱塩浄化されているた
め、良好に燃焼する。バーナ３７から生じる高温の燃焼
ガス及び火炎は、被処理物の移動方向（図示左側から右
側）と同じ方向に向かい、ロータリーキルン３１の回転
で入口３１ａ側から出口３１ｂ側へ移動する被処理物と
接触し当該被処理物を燃焼して溶融する。なお、ロータ
リーキルン３１にスクレーパを設け、当該スクレーパに
より、被処理物の撹拌効率を高めるようにしても良い。
そして、このロータリーキルン３１の出口３１ｂは、炉
内での被処理物の燃焼、溶融で生じる溶融スラグ及び燃
焼排ガスの共通出口とされている。

【００７３】このロータリーキルン３１の出口３１ｂに
は、ロータリーキルン３１内の出口部３１ｂ近傍にスラ
グプール（スラグ溜まり）を形成すべく環状の堰（不図
示）が設けられている。この環状の堰は、ロータリーキ
ルン３１内からの放熱を低減し、この堰により形成され
る高温のスラグプールにより、旋回溶融炉等に比して低
い炉内温度、具体的には、スラグ融点＋５０℃程度での
被処理物の均質な溶融が可能とされている。なお、ライ
ン１７及びライン１８から導入される炉底灰や飛灰には
未燃炭素分が含まれており、これらの燃焼による発熱も
スラグ溶融に寄与する。

【００７４】そして、炉底灰や飛灰の溶融にこのような
ロータリーキルン３１を用いることで、旋回溶融炉等に
比して被処理物の滞留時間が長くされ、再利用性の高い
良質で均質なスラグが得られると共に、高いスラグ化率
が達成される。また、ロータリーキルン３１を用いるこ
とで、通常埋め立てや特殊な破砕等が必要とされる破砕
不適廃棄物や、後述のボイラ２０や減温塔２１から回収
される飛灰等をそのまま投入することが可能とされてい
る。なお、スラグ化率が高くされると、後段への灰の飛
散が少なくされ、後段の排ガス処理設備６の脱塵負荷が
低減される。

【００７５】ここで、このロータリーキルン３１では、
溶融温度を１２００〜１３００℃に設定して好適な運転
を実施している。そして、このような好適な運転で、９
４％程度のスラグ化率が達成されている。

【００７６】ロータリーキルン３１の出口３１ｂに連絡
される二次燃焼塔３２は、出口３１ｂの上部側に二次燃
焼室３２ａを備えると共に、下部側にスラグ排出ダクト
３２ｂを備えている。このスラグ排出ダクト３２ｂは、
出口３１ｂから排出されて流下する溶融スラグを下方の
スラグ貯留水槽（不図示）に案内し、排出された溶融ス
ラグは、このスラグ貯留水槽に流下し急水冷されて水砕
スラグとされる。

【００７７】なお、出口３１ｂから排出される溶融スラ
グを、例えば、バケットコンベヤ等のバケットに収容し
冷却速度を調整しながら所定位置迄搬送することで徐冷
する徐冷スラグとして回収することも可能であり、スラ
グとして回収する方法は利用用途等に応じて適宜選択さ
れる。

【００７８】一方、二次燃焼室３２ａは、出口３１ｂか
ら排出される燃焼排ガスを二次燃焼させるものであり、
縦長円筒形状を有する。この二次燃焼室３２ａは、二次
燃焼用空気を導入する二次燃焼用空気導入口３８を備え
ており、この二次燃焼用空気導入口３８には二次燃焼用
空気を供給する二次燃焼用空気ライン７５が接続されて
いる。

【００７９】二次燃焼用空気導入口３８は、二次燃焼室
３２ａの周壁に対して所定の角度傾けられて接続され、
その傾きは、二次燃焼用空気を二次燃焼室３２ａの内壁
面に沿って旋回導入し、二次燃焼室３２ａ内に旋回流を
形成し得るように設定されている。また、この二次燃焼
用空気ライン７５及び二次燃焼用空気導入口３８は、二
次燃焼室３２ａの周壁に沿って複数個が設けられている
と共に、この周壁に沿う複数個の組が二次燃焼室３２ａ
の軸方向に沿って複数組設けられている（図では煩雑に
なるのを避けるべく１個のみ図示）。

【００８０】また、二次燃焼室３２ａには、生成ガス燃
焼装置５（詳しくは後述）からの燃焼排ガスを導入する
ライン２８が接続されると共に、乾燥装置４４での乾燥
排ガスを高温脱臭すべく乾燥装置４４からのライン２５
が接続されている。

【００８１】そして、二次燃焼室３２ａは、旋回導入さ
れる二次燃焼用空気によって、ロータリーキルン３１等
からの燃焼排ガスを二次燃焼させ、生じる燃焼排ガスを
二次燃焼室３２ａの上部に接続されているライン１９を
介して後段の排ガス処理設備６に送る。

【００８２】ここで、二次燃焼室３２ａ内に旋回流が形
成されることで、二次燃焼室３２ａ内での攪拌混合が良
好とされ、二次燃焼が好適に成される。また、この二次
燃焼室３２ａ内に、空気予熱器等の内装物を設置する場
合にもこの旋回流によって当該内装物へのダストの付着
が抑止される。

【００８３】また、生成ガス燃焼装置５からの燃焼排ガ
スは後述するが８５０℃と高温で、この高温の燃焼排ガ
スが二次燃焼室３２ａに導入されるので、二次燃焼室３
２ａの温度が容易に高温に維持される。因みに、生成ガ
ス燃焼装置５からの燃焼排ガスをロータリーキルン３１
に導入するのは、ロータリーキルン３１内の温度を一定
に保てないので好ましくない。

【００８４】この二次燃焼室３２ａでは、ガスの滞留時
間を２秒以上に、二次燃焼室３２ａの出口温度を８５０
℃以上に、各々設定して好適な燃焼を実施している。そ
して、このような条件を設定することで、二次燃焼室３
２ａでダイオキシン類が好適に分解される。

【００８５】排ガス処理設備６は、ボイラ（間接式熱交
換器）２０、減温塔（間接式熱交換器）２１、活性炭・
脱塩素剤供給ライン２２及び集塵機２４を備えている。

【００８６】ボイラ２０は、ダストの除去を容易とすべ
くテールエンド型のものが採用され、二次燃焼室３２ａ
から供給される燃焼排ガスを２００℃程度迄冷却して排
出すると共にこの燃焼排ガスから熱を回収して蒸気を生
成する。

【００８７】減温塔２１は、ボイラ２０からの燃焼排ガ
スをさらに１５０℃程度迄冷却する。これらのボイラ２
０及び減温塔２１で回収される飛灰は、再び溶融してス
ラグ化率を上げるべく、ライン１４４を介してロータリ
ーキルン３１内に導入される。

【００８８】活性炭・脱塩素剤供給ライン２２は、減温
塔２１から集塵機２４にライン２３を介して供給される
燃焼排ガスに、活性炭と、脱塩素剤としての例えば消石
灰とを、例えば窒素等の供給用媒体ガスを用いて供給す
るものである。この消石灰及び活性炭の供給で、燃焼排
ガスの塩素分、硫黄分等の有害物質が消石灰と結合する
と共に、燃焼排ガス中のダイオキシン等の有害物質が活
性炭に吸着されて除去される。

【００８９】集塵機２４は、バグフィルタを始めとする
集塵機であり、消石灰及び活性炭が供給された燃焼排ガ
スから、有害物質と結合した消石灰及びダイオキシン等
の有害物質を吸着した活性炭を含むダストを捕集し、こ
のダストを底部から適宜排出すると共に、このダストが
除去され清浄化されたガスを煙突９９を介し大気に放出
する。なお、集塵機２４から排出されるダストには、重
金属が濃縮されているため、適宜、山元還元等による重
金属の回収やキレート処理による不溶出化をしての埋め
立て等が施される。

【００９０】生成ガス燃焼装置５は、分岐ライン１４を
介して供給される塩素分等を含まない清浄な熱分解ガス
を燃焼する。この生成ガス燃焼装置５は、供給される熱
分解ガスを燃料として燃焼する燃焼室５ａを備えると共
に、この燃焼室５ａ内に独立過熱器５ｂを備えている。

【００９１】独立過熱器５ｂは、熱分解ガス処理設備２
のボイラ８から蒸気ライン２６を介して供給される蒸気
及び排ガス処理設備６のボイラ２０から蒸気ライン２７
を介して供給される蒸気を過熱する。この独立過熱器５
ｂには、過熱蒸気を供給する過熱蒸気ライン７８を介し
て例えばタービンが接続されている。

【００９２】ここで、熱分解ガス処理設備２において、
腐食を促進する塩素分が熱分解ガスから予め除去されて
いるため、燃焼室５ａに設置される独立過熱器５ｂを、
耐腐食性の特別な材質で構成する必要が無く一般的なＳ
ＵＳ３０４等のボイラ材で構成するのが可能とされ、低
コスト化が図られている。

【００９３】燃焼室５ａでは、熱分解ガスの燃焼温度を
８５０℃に設定して好適な燃焼を実施しており、この燃
焼で、独立過熱器５ｂでは、５００℃、１０ＭＰａ（約
１００ａｔａ）程度の蒸気が得られ、発電効率は３０％
程度とされている。そして、生成ガス燃焼装置５には、
燃焼室５ａの燃焼排ガスを排出する燃焼排ガスライン２
８を介して前述した二次燃焼室３２ａが接続されてい
る。また、燃焼室５ａからの燃焼排ガスの一部は、燃焼
室５ａの温度上昇を防いで炉体の保護及びＮＯｘの低減
を図るべく、当該燃焼室５ａに戻される。

【００９４】さらに、この廃棄物ガス化溶融システム１
００にあっては、ロータリーキルン３１の内部温度を検
出するロータリーキルン温度センサ（不図示）、乾燥装
置４４からの乾燥排ガスの温度を検出する乾燥排ガス温
度センサ（不図示）を備えると共に、これらの温度セン
サに応答してダンパ１５，１６を各々制御する制御装置
３５を備えている。

【００９５】この制御装置３５は、ロータリーキルン温
度センサの検出結果に基づいてロータリーキルン３１で
のスラグ化等の処理状況を把握し、当該ロータリーキル
ン３１への熱分解ガスの供給量が最適となるようにダン
パ１５を制御し、また、乾燥排ガス温度センサの検出結
果に基づいて乾燥装置４４での廃棄物の乾燥状況を把握
し、当該乾燥装置４４への熱分解ガスの供給量が最適と
なるようにダンパ１６を制御する。このように熱分解ガ
スは、ロータリーキルン３１、生成ガス燃焼装置５及び
乾燥装置４４で燃料として燃焼されるため、当該熱分解
ガスが効率的に有効利用され、システムの経済性の向上
が図られている。

【００９６】また、この廃棄物ガス化溶融システム１０
０にあっては、空気を分離して窒素を製造すると共にこ
の窒素の製造に伴って酸素富化空気を製造する窒素製造
装置９７を備えている。この窒素製造装置９７で製造さ
れる窒素は、ガス化炉１での流動化用の不活性ガスや、
種々のシール部のシールガス等として用いられ、酸素富
化空気は、例えば前述した空気予熱器等の種々の熱交換
器に供給され所定の温度に予熱されて、例えば、ロータ
リーキルン３１、生成ガス燃焼装置５の燃焼用空気とし
て用いられる。

【００９７】このように構成された廃棄物ガス化溶融シ
ステム１００によれば、先ず、廃棄物は、必要に応じ
て、破砕機で破砕され乾燥装置４４で熱分解ガスを燃料
とする熱風で乾燥される。この時、破砕不適廃棄物や粗
大ごみは選別されてロータリーキルン３１に投入され
る。また、乾燥装置４４からの乾燥排ガスは、二次燃焼
塔３２の二次燃焼室３２ａに供給される。そして、乾燥
装置４４からの乾燥廃棄物は、ガス化炉１で所定の正圧
下で熱分解してガス化され、熱分解ガス及び炉底灰が生
成される。熱分解ガスは、サイクロン７で固気分離され
て熱分解ガス処理設備２に供給され、炉底灰は、有価物
選別機５３でＦｅやＡｌ等の有価物が選別除去されてか
らロータリーキルン３１に供給される。

【００９８】サイクロン７からの熱分解ガスはボイラ８
で冷却され、この時回収される蒸気は、生成ガス燃焼装
置５の独立過熱器５ｂに供給される。熱分解ガスはこの
冷却によりガス中の塩素分がガス中の飛灰チャーに固定
化され、集塵機１０で当該飛灰チャーが捕集される。そ
して、飛灰チャーが除去され清浄化された熱分解ガスが
後段に供される。一方、集塵機１０やボイラ８で回収さ
れた飛灰チャーはロータリーキルン３１に供給される。

【００９９】熱分解ガス処理設備２からの熱分解ガス
は、ダンパ１５，１６に従って供給量が最適に調整され
てロータリーキルン３１及び乾燥装置４４に各々供給さ
れ、これらロータリーキルン３１及び乾燥装置４４に対
する余剰分が生成ガス燃焼装置５に供給される。乾燥装
置４４では、前述したように、この熱分解ガスを燃料と
した熱風が生成される。ロータリーキルン３１では、こ
の熱分解ガスをバーナ３７の燃料として火炎及び高温の
燃焼ガスが生成され、ガス化炉１からの炉底灰や集塵機
１０等からの飛灰チャーが燃焼、溶融される。このロー
タリーキルン３１からの燃焼排ガスは、二次燃焼塔３２
の二次燃焼室３２ａで二次燃焼される。

【０１００】生成ガス燃焼装置５の燃焼室５ａでは、供
給される熱分解ガスが燃焼され、独立過熱器５ｂでは、
ボイラ８及びボイラ２０からの回収蒸気が所定に過熱さ
れる。この過熱蒸気により、高効率の発電が可能とさ
れ、当該過熱蒸気がタービンの駆動に有効利用される。

【０１０１】燃焼室５ａで生じる燃焼排ガスは、二次燃
焼室３２ａに供給される。従って、二次燃焼室３２ａに
は、燃焼室５ａからの燃焼排ガス、ロータリーキルン３
１からの燃焼排ガス、及び、乾燥装置４４からの乾燥排
ガスが供給され、当該二次燃焼室３２ａでは、未燃炭素
分が二次燃焼されると共に乾燥排ガスは燃焼に従って高
温脱臭される。

【０１０２】そして、二次燃焼室３２ａからの燃焼排ガ
スは、排ガス処理設備６に供給され、ボイラ２０で冷却
され、この時回収される蒸気は、蒸気ライン２７を介し
て前述したように生成ガス燃焼装置５の独立過熱器５ｂ
に供給される。

【０１０３】ボイラ２０からの排ガスは、減温塔２１で
減温され、減温塔２１からの燃焼排ガスには、消石灰及
び活性炭が供給されて、この燃焼排ガス中の塩素分、硫
黄分等の有害物質が消石灰と結合すると共に、ダイオキ
シン等の有害物質が活性炭に吸着され、集塵機２４で、
当該燃焼排ガスから、これら有害物質との結合物、有害
物質の吸着物を含むダストが捕集され、このダストが除
去され清浄化されたガスが、環境規準に適合する実質的
に無害な清浄ガスとして大気に放出される。

【０１０４】ここで、本実施形態の廃棄物ガス化溶融シ
ステム１００にあって、処理される都市ごみの性状を以
下の表１に示す。

【０１０５】

【表１】

【０１０６】また、ガス化炉１の熱収支及び物質収支を
以下の表２に示す。

【０１０７】

【表２】

【０１０８】また、この時、ガス化炉１から排出される
炉底灰は、炭素分が５％以下、平均粒径が３００μｍ以
下、発熱量が１００〜５００ｋｃａｌ／ｋｇ、塩素量が
０．２％以下、鉄の酸化度が０．０３５％、アルミの酸
化度が０．００１５％、ダイオキシンが０．０１ｎｇ−
ＴＥＱ／ｇ以下である。

【０１０９】また、熱分解ガス処理設備２から排出され
る飛灰チャーは、炭素分が２０〜３０％程度、平均粒径
が１０〜３０μｍ程度、発熱量が１７００〜２６００ｋ
ｃａｌ／ｋｇ、塩素量が２〜４％、ダイオキシンが０．
０１ｎｇ−ＴＥＱ／ｇ以下である。

【０１１０】また、集塵機１０から排出された熱分解ガ
スの性状を以下の表３に示す。

【０１１１】

【表３】

【０１１２】また、二次燃焼塔３２の二次燃焼室３２ａ
からの燃焼排ガスの性状を以下の表４に示す。

【０１１３】

【表４】

【０１１４】また、ロータリーキルン３１から排出され
た水砕スラグの性状を以下の表５〜表７に示す。表５は
スラグの重金属溶出試験結果を、表６はスラグの成分分
析結果を、表７はスラグ中のダイオキシン類分析結果
を、各々示している。

【０１１５】

【表５】

【０１１６】

【表６】

【０１１７】

【表７】

【０１１８】さらに、ロータリーキルン３１後段のボイ
ラ２０、減温塔２１から排出された飛灰の性状を以下の
表８及び表９に示す。表８は飛灰の溶出試験結果を、表
９は飛灰中のダイオキシン類分析結果を、各々示してい
る。

【０１１９】

【表８】

【０１２０】

【表９】

【０１２１】次に、本発明の第二実施形態の廃棄物ガス
化溶融システム２００について図２を参照して説明す
る。本実施形態の廃棄物ガス化溶融システム２００が第
一実施形態の廃棄物ガス化溶融システム１００と違う点
は、生成ガス燃焼装置５の燃焼室５ａからの燃焼排ガス
の顕熱を利用して空気を予熱する空気予熱器６０を備え
ている点である。

【０１２２】この変更に伴って、空気予熱器６０によっ
て予熱された空気を、ロータリーキルン３１のバーナ３
７の熱分解ガスの燃焼用空気とすると共に、空気予熱器
６０で減温された燃焼室５ａからの燃焼排ガスを、二次
燃焼室３２ａに入れることなく、排ガス処理設備６のボ
イラ２０に導入する構成を採用している。また、空気予
熱器６０によって予熱された空気は、ガス化炉１の部分
燃焼用空気として、また、乾燥装置４４の熱風器の燃焼
用空気として、さらに、生成ガス燃焼装置５の燃焼室５
ａの燃焼用空気として供給される。

【０１２３】加えて、燃焼室５ａの燃焼温度を好適に制
御すべく、空気を予熱することで減温された空気予熱器
６０からの燃焼排ガスの一部を、燃焼室５ａに所定量戻
す排ガス戻しライン６２を備えている。

【０１２４】ここで、空気予熱器６０は、ステンレス製
等の熱交換器であって、常温の空気を４００〜５００℃
程度にまで加熱する。

【０１２５】このような廃棄物ガス化溶融システム２０
０によれば、ロータリーキルン３１で用いる燃焼用空気
が予め所定の高温に予熱されているため、燃焼が効率的
に行われる。また、ガス化炉１、乾燥装置４４及び生成
ガス燃焼装置５でも同様に燃焼が効率的に行われる。他
の構成、作用、効果については第一実施形態と同様であ
る。

【０１２６】次に、第三実施形態の廃棄物ガス化溶融シ
ステム３００について図３を参照して説明する。本実施
形態の廃棄物ガス化溶融システム３００が第一実施形態
の廃棄物ガス化溶融システム１００と違う点は、ロータ
リーキルン３１内でガス化炉１からの熱分解ガスを燃料
として燃焼させるバーナ３７に代えて、熱分解ガス処理
設備２で回収された飛灰チャーを燃料として燃焼させる
バーナ１２７を用いた点である。このバーナ１２７に対
しては、熱分解ガス処理設備２で回収された飛灰チャー
が燃焼用空気と共に吹き込まれて燃焼する。

【０１２７】ここで、熱分解ガス処理設備２からの飛灰
チャーには、前述したように、２０〜３０％程度の未燃
炭素分が含まれているため、この飛灰チャーを燃焼する
ことでロータリーキルン３１内のスラグの溶融熱源とす
ることが可能である。

【０１２８】また、この飛灰チャーは、前述したよう
に、平均粒径１０〜３０μｍ程度と細かく、燃焼性に富
んでいる。このため、バーナ１２７での燃焼が容易とさ
れると共に、ロータリーキルン３１で、廃棄物の質等に
より発熱量が大きく変動しやすい熱分解ガスを燃料とし
て燃焼させるのに比して、ロータリーキルン３１内の温
度の安定化が容易とされている。

【０１２９】なお、ロータリーキルン３１内に導入され
る炉底灰も、前述したように、１０％以下の炭素分を含
み、この燃焼熱も溶融温度の維持に一部寄与する。

【０１３０】加えて、第一、第二実施形態のように、ロ
ータリーキルン３１内でガス化炉１からの熱分解ガスを
燃料として飛灰チャー・炉底灰を燃焼溶融させる場合に
は、この熱分解ガスに含まれる窒素、水蒸気及び二酸化
炭素等の不燃性ガス量の多さと、飛灰チャー・炉底灰の
燃焼に必要な装入空気量（理論空気量の２〜３倍の量）
の多さによって、ロータリーキルン排ガス量が著しく多
くなり、結果として、ロータリーキルン３１内を１２０
０〜１３００℃程度の高温に維持することが困難な事態
になることもある。一方、この第三実施形態のように、
熱分解ガスを燃料として用いず、飛灰チャーを燃焼用空
気と共に吹き込み、飛灰チャー中の未燃炭素分を燃料と
する場合には、上記不燃性ガスも無く、飛灰チャー燃焼
のための必要空気量は上記第一、第二実施形態に比して
極めて少ない（理論空気量の１．１〜１．３倍）ため、
排ガス量は少なくなり、結果として、炉内温度を１２０
０〜１３００℃程度の高温に維持することが容易とな
る。このように、熱分解ガスを用いる第一、第二実施形
態に比して、飛灰チャーを燃料とする第三実施形態は、
高温を維持しやすいばかりか排ガス量も極めて少なくな
ることから、ロータリーキルンのみならずそれに関わる
設備のコンパクト化が可能となる。

【０１３１】また、熱分解ガスを燃料として用いる場合
には、当該熱分解ガスが常時ロータリーキルン３１に導
入されるため、連続運転の必要があるが、飛灰チャーを
燃料として用いる場合には、ロータリーキルン３１に対
して当該飛灰チャーを適宜供給するのが可能であり、従
ってロータリーキルン３１の間欠運転も可能である。

【０１３２】また、この第三実施形態が第一実施形態と
違う他の点は、ロータリーキルン３１に連絡される二次
燃焼塔３２の二次燃焼室３２ａからの８５０℃程度の燃
焼排ガスを、ボイラ２０に導入するのに代えて、ダイオ
キシンの再合成を防止すべく急冷塔７１に導入して１５
０〜２００℃程度まで急冷すると共に、この急冷した燃
焼排ガスを集塵機７２に導入して排ガス中の飛灰を捕集
し、この飛灰が除去されたガスを、第一実施形態で説明
した減温塔２１、集塵機２４及び煙突９９を備えるライ
ンの減温塔２１と集塵機２４とを繋ぐライン２３に合流
する一方、急冷塔７１や集塵機７２で回収される飛灰
を、スラグ化率を高めるべく戻しライン１４４を介して
ロータリーキルン３１に戻すように構成した点である。

【０１３３】このように、戻しライン１４４を介して飛
灰をロータリーキルン３１に戻しているため、バーナ１
２７に供給された飛灰チャーのうち、燃焼せずにロータ
リーキルン３１、二次燃焼室３２ａを通過した飛灰チャ
ーも戻されて燃焼することになる。このため、スラグ化
率が高められている。

【０１３４】また、この第三実施形態が第一実施形態と
さらに違う点は、生成ガス燃焼装置５及びボイラ２０に
代えて、ロータリーキルン３１へ供給されていた分の熱
分解ガスも含めてガス化炉１からの清浄な熱分解ガスの
大部分を効率良く燃焼させる燃焼炉８５ａと、この燃焼
炉８５ａからの燃焼排ガスから蒸気を回収する熱交換部
８５ｂと、を備える生成ガス焚きボイラ（間接式熱交換
器）８５を用い、さらに、この生成ガス焚きボイラ８５
の燃焼炉８５ａに、乾燥装置４４で生じる乾燥排ガスを
高温脱臭すべく導入すると共に、生成ガス焚きボイラ８
５の熱交換部８５ｂで熱交換され２００℃程度とされた
排ガスを、二次燃焼塔３２の二次燃焼室３２ａへ導入す
ることなく、前述した減温塔２１、集塵機２４及び煙突
９９を備えるラインの減温塔２１に導入して１５０℃程
度まで減温するように構成した点である。

【０１３５】ここで、生成ガス焚きボイラ８５の熱交換
部８５ｂは、熱回収効率を高めるべく、過熱器８５ｃ、
蒸発器８５ｄ及び節炭器８５ｅを備えている。この生成
ガス焚きボイラ８５にあっては、ロータリーキルン３
１、二次燃焼室３２ａからの飛灰を随伴する燃焼排ガス
が供給されないため、熱交換部８５ｂの伝熱管に対する
ダスト対策が不要とされ、生成ガス焚きボイラ８５が簡
易な構成とされていると共にコンパクト化が図られてい
る。

【０１３６】また、この生成ガス焚きボイラ８５では、
８５０℃以上の温度で熱分解ガスを燃焼し、５００℃、
１０ＭＰａ（約１００ａｔａ）程度の蒸気を回収する。
また、この生成ガス焚きボイラ８５では、熱交換器の伝
熱面積をボイラ２０に比して２０％低減した伝熱面積、
ガス流速を６〜９ｍ／ｓ（ボイラ２０ではガス流速３〜
５ｍ／ｓ）に、各々設定して最適な運転を実施してい
る。

【０１３７】そして、生成ガス焚きボイラ８５から排出
されるガスは、その一部が、燃焼炉８５ａの温度上昇を
防いで炉体の保護及びＮＯｘの低減を図るべく燃焼炉８
５ａに戻されつつ、それ以外は減温塔２１に供給され、
この減温塔２１で１５０℃程度まで減温されたガスと、
ロータリーキルン３１から排出され、二次燃焼室３２
ａ、急冷塔７１、集塵機７２を介して供給されるガスと
が合流し、当該ガスに消石灰及び活性炭が供給されてか
ら集塵機２４を通すことで有害物質との結合物、有害物
質の吸着物を含むダストが除去され清浄化されたガス
が、煙突９９を介して大気に放出される。他の構成、作
用、効果については第一実施形態と同様である。

【０１３８】次に、本発明の第四実施形態の廃棄物ガス
化溶融システム４００について図４を参照して説明す
る。本実施形態の廃棄物ガス化溶融システム４００が第
三実施形態の廃棄物ガス化溶融システム３００と違う点
は、熱分解ガス処理設備２からの飛灰チャーを燃料とし
てロータリーキルンの３１の入口３１ａ側に設置される
バーナ１２７に代えて、その飛灰チャーを燃料としてロ
ータリーキルン３１の出口３１ｂ側に設置される戻り燃
焼バーナ１３７を用いている点である。この戻り燃焼バ
ーナ１３７にあっても、熱分解ガス処理設備２で回収さ
れた飛灰チャーが燃焼用空気と共に吹き込まれて燃焼す
る。

【０１３９】この戻り燃焼バーナ１３７は、ロータリー
キルン３１の出口３１ｂ側に対向する二次燃焼塔３２の
側壁部にやや下向きに装着され、この戻り燃焼バーナ１
３７からの火炎及び燃焼ガスがロータリーキルン３１の
内壁面の下部領域に吹き込まれ、内壁面に沿って入口３
１ａの方向に進み、入口３１ａの壁面に衝突して方向を
転じ、内壁面上部領域に沿って出口３１ｂの方向に進む
ように設置されている。

【０１４０】このような戻り燃焼バーナ１３７によれ
ば、燃焼ガスが入口３１ａに到達し反転する際に入口３
１ａの壁面に衝突するため、燃焼ガス中の焼却灰が炉内
に残り飛散率の低下が図られると共に、溶融炉出口側に
バーナを設置したことによるスラグ排出部の固化が防止
され、飛灰チャーが良好に燃焼されると共に溶融スラグ
化も高められる。他の構成、作用、効果については第三
実施形態と同様である。

【０１４１】以上、本発明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。

【０１４２】例えば、上記実施形態においては、ガス化
炉１として、特に好ましいとして、未燃炭素分等を含む
固形物がサイクロン７により外部循環される流動層式ガ
ス化炉を採用しているが、内部循環型の流動層式ガス化
炉や、ロータリーキルン式ガス化炉等とすることも可能
である。

【０１４３】また、上記実施形態においては、特に好ま
しいとして、集塵機１０，２４，７２をバグフィルタ
や、セラミックフィルタを備える濾過式の集塵機として
いるが、電気集塵機、湿式集塵機、慣性集塵機、サイク
ロン等とすることも可能である。

【０１４４】また、上記実施形態においては、特に好ま
しいとして、溶融炉をロータリーキルン３１としている
が、旋回溶融炉、固定床溶融炉、気流床溶融炉等とする
ことも可能である。

【０１４５】また、上記実施形態においては、熱分解ガ
ス処理設備２のボイラ８として、輻射型ボイラ及びメン
ブレン式対流型ボイラ並びに節炭器を有するものを採用
しているが、これらや、これらの何れか若しくは組み合
わせに限定されるものではなく、例えば、多管式のボイ
ラ、ジャケット式のボイラやエアヒータ等でも良く、要
は、熱分解ガスと間接的又は直接的に熱交換するもので
あれば良い。

【０１４６】また、第一、第二実施形態においては、ガ
ス化炉１からの熱分解ガスのうち、乾燥装置４４及びロ
ータリーキルン３１で使用される量を除く他の全ての熱
分解ガスを生成ガス燃焼装置５で燃焼するようにしてい
るが、例えば、余剰の熱分解ガスの一部を二次燃焼塔３
２の二次燃焼室３２ａに供給して燃焼するようにしても
良い。これにより、二次燃焼室３２ａでの燃焼温度が好
適に高くされる。

【０１４７】また、第一、第二実施形態においては、乾
燥装置４４から排出される乾燥排ガスを二次燃焼塔３２
の二次燃焼室３２ａに導入して高温脱臭しているが、生
成ガス燃焼装置５の燃焼室５ａに導入して高温脱臭して
も良い。

【０１４８】また、第一、第二実施形態において、被処
理物の溶融をさらに容易とすべく、バーナ３７に加え
て、熱分解ガス処理設備２からの熱分解ガスを燃料とし
てロータリーキルンの３１の出口３１ｂ側に設置される
対向バーナ８７（図１及び図２の仮想線参照）を設けて
も良い。

【０１４９】また、第三、第四実施形態において、さら
に発電効率を上げるべく、二次燃焼室３２ａと急冷塔７
１との間で熱交換器等により熱を回収しても良い。

【０１５０】また、第三、第四実施形態においては、バ
ーナ１２７，１３７にあって、燃料としての飛灰チャー
を燃焼用空気と共に吹き込み燃焼するようにしている
が、燃焼用空気とは別に飛灰チャーを機械的に投入して
も良い。

【０１５１】また、第三、第四実施形態においては、塩
素分やダスト等を含まない清浄な熱分解ガスを効率良く
燃焼してエネルギーを回収すべく生成ガス焚きボイラ８
５を備えているが、ガスエンジン、燃料電池等に代えて
エネルギー回収をするようにしても良い。

【０１５２】また、第三、第四実施形態においては、バ
ーナ１２７，１３７に燃料として供給された飛灰チャー
のうち、燃焼せずにロータリーキルン３１、二次燃焼室
３２ａを通過した飛灰チャーを戻しライン１４４を介し
てロータリーキルン３１に戻してスラグ化率を高めてい
るが、廃棄物の性状等によって飛灰チャーのロータリー
キルン３１、二次燃焼室３２ａの通過が少ない場合に
は、急冷塔７１及び集塵機７２を設けずに、二次燃焼室
３２ａからの燃焼排ガスを直接減温塔２１に導入するよ
うにしても良い。

【０１５３】また、第三、第四実施形態においては、生
成ガス焚きボイラ８５からの２００℃程度の燃焼排ガス
を減温塔２１に導入して１５０℃程度に減温してから活
性炭や消石灰を添加しているが、減温せずに活性炭や消
石灰を添加するようにしても良い。

【０１５４】また、第四実施形態において、戻り燃焼バ
ーナ１３７に加えて、第三実施形態で採用した入口３１
ａ側のバーナ１２７（図４の仮想線参照）をさらに備え
ても良い。

【０１５５】

【発明の効果】以上、本発明の廃棄物ガス化溶融システ
ムによれば、従来の廃棄物ガス化溶融システムに比し
て、溶融炉での燃焼を良好に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態に係る廃棄物ガス化溶融システム
を示す概略構成図である。

【図２】第二実施形態に係る廃棄物ガス化溶融システム
を示す概略構成図である。

【図３】第三実施形態に係る廃棄物ガス化溶融システム
を示す概略構成図である。

【図４】第四実施形態に係る廃棄物ガス化溶融システム
を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１…流動層式ガス化炉、２…熱分解ガス処理設備、３…
流動層、４…フリーボード、５…燃焼装置、５ａ…燃焼
室、７…サイクロン（乾式固気分離装置）、８…ボイラ
（間接式熱交換器）、１０…集塵機、２０…ボイラ（溶
融炉後段の間接式熱交換器）、２１…減温塔（溶融炉後
段の間接式熱交換器）、２２，２３，２４…燃焼装置後
段の排ガス処理設備、３０…溶融炉、３１…ロータリー
キルン、３２…二次燃焼塔、３２ａ…二次燃焼室、４４
…乾燥装置、４５…ダウンパイプ、５０…破砕機、６０
…空気予熱器、７１…急冷塔、７２…急冷塔後段の集塵
機、８５…生成ガス焚きボイラ（燃焼装置）、９１，９
２，９３…ロックホッパ、１００，２００，３００，４
００…廃棄物ガス化溶融システム、１２７…入口側の燃
焼バーナ、１３７…出口側の燃焼バーナ。

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） Ｆ２３Ｇ 5/033 Ｆ２３Ｇ 5/16 Ｅ ４Ｄ００４ 5/04 5/20 Ａ 5/16 5/30 Ｄ 5/20 5/44 Ｚ 5/30 5/46 Ａ 5/44 7/00 １０３Ｚ 5/46 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｊ 7/00 １０３ ３０３Ｋ Ｆ２３Ｊ 15/06 Ｆ２３Ｃ 11/02 ３１０ Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｋ (72)発明者 江原 信夫 東京都品川区北品川五丁目９番11号 住友 重機械工業株式会社内 (72)発明者 黒豆 伸一 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 阿川 隆一 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 (72)発明者 根本 契 愛媛県新居浜市惣開町５番２号 住友重機 械工業株式会社新居浜製造所内 Ｆターム(参考） 3K061 AA07 AA11 AB02 AB03 AC01 AC19 BA01 BA08 CA07 DA02 DA05 DA13 DA14 DA17 DA18 DA19 DB16 EA01 EB08 EB15 GA01 GA08 KA02 KA13 KA15 3K064 AA04 AB03 AC02 AC06 AD08 BA09 BA15 BA19 3K065 AA07 AA11 AB02 AB03 AC01 BA01 BA08 CA02 CA12 HA02 HA03 JA05 JA18 3K070 DA05 DA29 DA49 3K078 AA01 AA08 BA08 CA02 CA12 CA21 CA25 4D004 AA02 AA04 AA07 AA11 AA12 AA16 AA18 AA19 AA22 AA28 AA31 AA36 AA37 AA46 AA48 AB07 AC05 BA03 CA04 CA12 CA27 CA28 CA29 CA32 CA42 CB09 CB13 CB34 CB44 CC02 DA01 DA02 DA03 DA06

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を破砕機にて破砕し、流動層式ガ
   ス化炉にてガス化し、当該ガス化炉のガス排出口に接続
   された乾式固気分離装置にて固気分離して、当該固気分
   離装置からのガスを冷却・集塵した熱分解ガスを、溶融
   炉の燃料として用い、 前記流動層式ガス化炉からの炉底灰を前記溶融炉にて燃
   焼溶融することを特徴とする廃棄物ガス化溶融システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記固気分離装置は、サイクロンである
   ことを特徴とする請求項１記載の廃棄物ガス化溶融シス
   テム。
3. 【請求項３】 前記固気分離装置にて固気分離した固形
   分を、前記ガス化炉に返送することを特徴とする請求項
   １又は２記載の廃棄物ガス化溶融システム。
4. 【請求項４】 前記熱分解ガスを、前記溶融炉の燃料と
   して用いるのに加えて、前記ガス化炉の前段で廃棄物を
   乾燥する乾燥装置且つ／又は熱を回収するための燃焼装
   置の燃料として用いることを特徴とする請求項１〜３の
   何れか一項に記載の廃棄物ガス化溶融システム。
5. 【請求項５】 前記燃焼装置且つ／又は前記乾燥装置の
   排ガスを、前記溶融炉の後段の二次燃焼塔に導入するこ
   とを特徴とする請求項４記載の廃棄物ガス化溶融システ
   ム。
6. 【請求項６】 前記燃焼装置の排ガスの一部を、当該燃
   焼装置に返送することを特徴とする請求項４又は５記載
   の廃棄物ガス化溶融システム。
7. 【請求項７】 前記溶融炉は、ロータリーキルンである
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の廃
   棄物ガス化溶融システム。
8. 【請求項８】 システムの系外からの被処理物を前記ロ
   ータリーキルンにて溶融することを特徴とする請求項７
   記載の廃棄物ガス化溶融システム。
9. 【請求項９】 前記破砕機で破砕できない破砕不適廃棄
   物を、前記ロータリーキルンにて溶融することを特徴と
   する請求項７又は８記載の廃棄物ガス化溶融システム。
10. 【請求項１０】 前記ロータリーキルンは、回転炉長
    （Ｌ）／回転炉径（Ｄ）＜５であることを特徴とする請
    求項７〜９の何れか一項に記載の廃棄物ガス化溶融シス
    テム。
11. 【請求項１１】 前記廃棄物を前記破砕機にて破砕した
    後、乾燥装置にて乾燥し、この乾燥された廃棄物を前記
    流動層式ガス化炉にてガス化することを特徴とする請求
    項１記載の廃棄物ガス化溶融システム。
12. 【請求項１２】 前記流動層式ガス化炉のフリーボード
    の温度を７００〜９００℃、流動層の温度を４５０〜７
    ００℃、炉内圧力を０〜３００ｋＰａＧとしたことを特
    徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の廃棄物ガ
    ス化溶融システム。
13. 【請求項１３】 前記固気分離装置からのガスを、当該
    固気分離装置の後段に設けられた間接式熱交換器にて４
    ００℃以下に冷却した後、集塵機にて集塵することを特
    徴とする請求項１記載の廃棄物ガス化溶融システム。
14. 【請求項１４】 前記間接式熱交換器及び前記集塵機か
    ら排出される飛灰チャーを、前記溶融炉にて燃焼溶融す
    ることを特徴とする請求項１３記載の廃棄物ガス化溶融
    システム。
15. 【請求項１５】 前記流動層式ガス化炉の廃棄物投入口
    及び炉底灰排出口、前記間接式熱交換器及び前記集塵機
    の飛灰チャー排出口に、加圧系内のガスの外部漏れを防
    止しながら目的物を通過可能とするロックホッパを設け
    ることを特徴とする請求項１４記載の廃棄物ガス化溶融
    システム。
16. 【請求項１６】 前記溶融炉の後段に、間接式熱交換器
    及び集塵機を設け、この間接式熱交換器から排出される
    飛灰を、前記溶融炉に返送することを特徴とする請求項
    １〜１５の何れか一項に記載の廃棄物ガス化溶融システ
    ム。
17. 【請求項１７】 前記燃焼装置からの排ガスを用い空気
    予熱器にて予熱された燃焼用空気を、前記溶融炉の燃焼
    用空気とすることを特徴とする請求項４〜６の何れか一
    項に記載の廃棄物ガス化溶融システム。
18. 【請求項１８】 前記空気予熱器にて減温された排ガス
    の一部を、前記燃焼装置に返送することを特徴とする請
    求項１７記載の廃棄物ガス化溶融システム。
19. 【請求項１９】 廃棄物を破砕機にて破砕し、流動層式
    ガス化炉にてガス化し、当該ガス化炉のガス排出口に接
    続された乾式固気分離装置にて固気分離して、当該固気
    分離装置からのガスを間接式熱交換器にて冷却し、当該
    間接式熱交換器からのガスを集塵機にて集塵することに
    より熱分解ガスを生成し、前記間接式熱交換器及び前記
    集塵機から排出される飛灰チャーを溶融炉の燃料とし、
    前記流動層式ガス化炉からの炉底灰を前記溶融炉にて燃
    焼溶融することを特徴とする廃棄物ガス化溶融システ
    ム。
20. 【請求項２０】 前記固気分離装置は、サイクロンであ
    ることを特徴とする請求項１９記載の廃棄物ガス化溶融
    システム。
21. 【請求項２１】 前記廃棄物を前記破砕機にて破砕し、
    乾燥装置にて乾燥した後に、前記流動層式ガス化炉にて
    ガス化することを特徴とする請求項１９又は２０記載の
    廃棄物ガス化溶融システム。
22. 【請求項２２】 前記熱分解ガスを、前記ガス化炉の前
    段で廃棄物を乾燥する乾燥装置且つ／又は熱を回収する
    ための燃焼装置の燃料として用いることを特徴とする請
    求項１９〜２１の何れか一項に記載の廃棄物ガス化溶融
    システム。
23. 【請求項２３】 前記溶融炉は、ロータリーキルンであ
    ることを特徴とする請求項１９〜２２の何れか一項に記
    載の廃棄物ガス化溶融システム。
24. 【請求項２４】 システムの系外からの被処理物を前記
    ロータリーキルンにて溶融することを特徴とする請求項
    ２３記載の廃棄物ガス化溶融システム。
25. 【請求項２５】 前記破砕機で破砕できない破砕不適廃
    棄物を、前記ロータリーキルンにて溶融することを特徴
    とする請求項２３又は２４記載の廃棄物ガス化溶融シス
    テム。
26. 【請求項２６】 前記ロータリーキルンは、回転炉長
    （Ｌ）／回転炉径（Ｄ）＜５であることを特徴とする請
    求項２３〜２５の何れか一項に記載の廃棄物ガス化溶融
    システム。
27. 【請求項２７】 前記燃焼装置は、生成ガス焚きボイラ
    であることを特徴とする請求項２２記載の廃棄物ガス化
    溶融システム。
28. 【請求項２８】 前記乾燥装置からの排ガスを、前記燃
    焼装置に導入することを特徴とする請求項２２記載の廃
    棄物ガス化溶融システム。
29. 【請求項２９】 前記流動層式ガス化炉のフリーボード
    の温度を７００〜９００℃、流動層の温度を４５０〜７
    ００℃、炉内圧力を０〜３００ｋＰａＧとしたことを特
    徴とする請求項１９〜２８の何れか一項に記載の廃棄物
    ガス化溶融システム。
30. 【請求項３０】 前記固気分離装置からのガスを、前記
    間接式熱交換器にて４００℃以下に冷却した後、前記集
    塵機にて集塵することを特徴とする請求項１９記載の廃
    棄物ガス化溶融システム。
31. 【請求項３１】 前記流動層式ガス化炉の廃棄物投入口
    及び炉底灰排出口、前記間接式熱交換器及び前記集塵機
    の飛灰チャー排出口に、加圧系内のガスの外部漏れを防
    止しながら目的物を通過可能とするロックホッパを設け
    ることを特徴とする請求項３０記載の廃棄物ガス化溶融
    システム。
32. 【請求項３２】 前記溶融炉の後段に急冷塔を設け、こ
    の急冷塔により、前記溶融炉から排出される排ガスを１
    ５０℃〜２００℃に急冷することを特徴とする請求項１
    ９〜３１の何れか一項に記載の廃棄物ガス化溶融システ
    ム。
33. 【請求項３３】 前記燃焼装置の後段に排ガス処理設備
    を設けると共に、前記溶融炉の後段に急冷塔、集塵機を
    この順に設け、この集塵機で集塵された排ガスを前記排
    ガス処理設備にて処理することを特徴とする請求項２７
    記載の廃棄物ガス化溶融システム。
34. 【請求項３４】 前記急冷塔及び前記集塵機から排出さ
    れる飛灰を、前記溶融炉に返送することを特徴とする請
    求項３３記載の廃棄物ガス化溶融システム。
35. 【請求項３５】 前記間接式熱交換器及び前記集塵機か
    ら排出される飛灰チャーを燃料とする前記ロータリーキ
    ルンの燃焼バーナが、当該ロータリーキルン出口側に設
    けられることを特徴とする請求項２３記載の廃棄物ガス
    化溶融システム。