JP2004025165A

JP2004025165A - Ｃｏ２分解装置、その操業方法及び廃棄物焼却炉

Info

Publication number: JP2004025165A
Application number: JP2003045373A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suzuki; 鈴木　実
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】排ガス中のＣＯ_２を分解する際に生成する酸化金属粉を排ガス処理系統の系外に出さずに処理して再使用可能な廃棄物焼却炉とその効率的な操業方法を提供する。
【解決手段】廃棄物焼却炉は、排ガス処理系統に金属粉を還元剤とする循環流動床型ＣＯ_２分解装置８を有し、この循環流動床型ＣＯ_２分解装置８は、流動床炉１１とサイクロン１２と、金属酸化物還元装置１４を有している。そして、流動床炉１１において、金属粉とＣＯ_２を反応させて、Ｃと酸化金属粉を生成し、生成した酸化金属粉をサイクロン１２において排ガスから分離する。分離された酸化金属粉は、金属酸化物還元装置１４中において、水素で金属粉に還元され、流動床炉１１に戻されて循環使用される。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物焼却炉等の工業炉から排出される排ガス中に含まれるＣＯ２を分解する装置とその操業方法及び廃棄物焼却炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来の廃棄物焼却炉の概要図を示す。廃棄物焼却炉本体１は、主燃焼室２と２次燃焼室３からなっている。主燃焼室２は例えばストーカ式又は流動床式の焼却炉であり、ストーカ又は流動床上にそう入された廃棄物は、ストーカ又は流動床の下部から吹き込まれる酸素含有気体により燃焼し、燃焼ガスと焼却灰が発生する。このうち焼却灰は主燃焼室２の下部から排出される。
【０００３】
主燃焼室２から排出される排ガスには多量の未燃分が含まれているので、この排ガスを２次燃焼室３に導き、酸素含有気体を吹き込んで未燃分を燃焼させる。未燃分が燃焼して高温となった排ガスは、廃熱ボイラ４に導かれ、蒸気を発生して熱回収が行われ、自身は冷却されて、排ガス処理設備５に導かれる。排ガス処理設備５においては、脱硫、脱硝処理により有害ガスが除去されると共に、除塵装置によりダストが除去される。清浄化された排ガスは誘引ファン６により誘引され、煙突７から大気に放散される。
【０００４】
このような廃棄物焼却炉、その他加熱炉等の工業炉等から排出される排ガス中には、多量のＣＯ_２が含まれている。すなわち、これらの設備における燃料は主として炭化水素からなっており、燃焼排ガス中にはその燃焼生成物であるＣＯ_２とＨ_２Ｏが含まれる。このうち、Ｈ_２Ｏは冷却することにより液体とすることができ、排水処理設備を通して放流できるが、ＣＯ_２については、大気放散されている。しかるに、地球温暖化対策の必要性が高まるにつれ、ＣＯ_２の排出が規制される動向にあり、何らかの対策が必要とされるようになってきている。
【０００５】
このような問題に対処する１方法として、廃棄物焼却設備、工業炉等から排出されるＣＯ_２を分解する装置が、特開２００２−５５８１号公報（特許文献１）に記載されている。ここでは、廃棄物焼却炉からＣＯ_２反応器に導かれた排ガス中のＣＯ_２は、灰溶融炉からメタル成分として回収された鉄と反応して分解され、Ｃと酸化鉄が生成する。酸化鉄は灰溶融炉に投入され、還元されて鉄として取り出され、再びＣＯ_２反応器中に投入される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５５８１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されたＣＯ_２分解装置では鉄が酸化されて生成した酸化鉄を再使用するために、灰溶融炉に投入し還元して鉄としている。ところが、灰溶融炉は必ずしも廃棄物焼却設備に付属しているとは限らず、灰溶融炉を設けていない廃棄物焼却炉や他の工業炉には適用できないため、酸化鉄の処理が別に必要となるという問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、排ガス中のＣＯ_２を分解する際に生成する酸化金属粉を排ガス処理系統の系外に出さずに処理して再使用可能とするＣＯ２分解装置とその操業方法及び廃棄物焼却炉を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、排ガス中のＣＯ_２を金属粉を還元剤として分解する循環流動床型のＣＯ_２分解装置であって、流動床炉とサイクロンと、金属酸化物還元装置を有しており、流動床炉において金属粉とＣＯ_２とを反応させてＣと酸化金属粉を生成し、生成した酸化金属粉をサイクロンにおいて排ガスから分離し、分離された酸化金属粉を金属酸化物還元装置において水素により金属粉に還元して流動床炉に戻して循環使用するものであることを特徴とするもの（請求項１）である。
【００１０】
本手段においては、排ガス中のＣＯ_２を金属粉を還元剤として分解する循環流動床型ＣＯ２分解装置において、流動床炉中において金属粉とＣＯ２とを反応させてＣと酸化金属粉を生成し、生成した酸化金属粉をサイクロンにおいて排ガスから分離する。そして、分離された酸化金属粉をキルン還元炉等の金属酸化物還元装置中で水素により金属粉に還元して、再び流動床炉にもどして循環使用する。よって、大気放散される排ガス中に含まれるＣＯ２を削減できる。また、ＣＯ２分解装置として循環流動床型のものを使用しているので、還元剤としての金属粉を循環使用することができ、還元剤を系外で処理する必要がなくなる。
【００１１】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記流動床炉入口での排ガス中のＯ２濃度を調節するための空気量調節装置と排ガス再循環装置のうち少なくとも一方が配設されたことを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１２】
本手段においては、空気量調節装置により廃棄物焼却炉に吹き込まれる燃焼用空気量を調節して、廃棄物焼却炉から排出され、ＣＯ２分解装置の流動床炉に導かれる排ガスのＯ２濃度を調節すること、及び排ガス再循環装置により低いＯ２濃度の排ガスをＣＯ２分解装置入口より上流に導くことによりＣＯ２分解装置入口でのＯ２濃度を調節することの少なくとも一方が行われるので、流動床炉入口でのＯ２濃度を調節することにより、金属粉とＯ２とが直接反応しやすい状態となることを避けることができ、効率よく、排ガス中のＣＯ２を分解することができる。
【００１３】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段または第２の手段であって、前記排ガスが廃棄物焼却炉と高炉と焼結炉と転炉およびボイラのうちいずれかの排ガスであることを特徴とするもの（請求項３）である。
本手段により、廃棄物焼却炉、高炉、焼結炉、転炉およびボイラ等から排出される排ガス中のＣＯ_２を分解して削減できるので、ＣＯ_２排出量が多い大規模工業炉施設から排出されるＣＯ_２を削減でき、環境への負荷を低減できる。
【００１４】
廃棄物焼却炉から排出される排ガス中のＣＯ_２を分解することができるので、廃棄物焼却炉から排出されるＣＯ_２を削減できる。またＣＯ_２分解反応は、金属粉が鉄粉である場合、５００〜６００℃の温度範囲で効率よく行われるので、廃棄物焼却炉からの排ガスがこの温度域になる位置にＣＯ_２分解装置を設置することにより、省エネルギー化できる。
【００１５】
また、高炉から排出される高炉ガスの概略組成の一例はＣＯ２５％、Ｈ_２５％、ＣＯ_２２１％、Ｎ_２４８％であるが、Ｏ_２やＨ_２Ｏ等ＣＯ_２分解反応を阻害する成分が少ないため、効率的に高炉ガス中のＣＯ_２を削減できる。さらに、ＣＯ_２を削減できるので、高炉ガスの燃料としてのカロリー向上ができる。
【００１６】
また、製鉄用焼結炉から排出される焼結炉排ガスの概略組成の一例はＣＯ１％、ＣＯ_２１５％、Ｏ_２５％、Ｈ_２Ｏ１４％、Ｎ_２６５％であるが、本手段により焼結炉から排出されるＣＯ_２を削減できる。
【００１７】
また、転炉から排出される転炉ガスの概略組成の一例はＣＯ６８％、Ｈ_２２％、ＣＯ_２１３％、Ｎ_２１７％であるが、Ｏ_２やＨ_２Ｏ等ＣＯ_２分解反応を阻害する成分が少ないため、効率的に転炉から排出されるＣＯ_２を削減できる。その上にＣＯ_２を削減できるので、転炉ガスの燃料としてのカロリー向上ができる。
【００１８】
また、火力発電用ボイラのうち、石炭焚ボイラから排出される排ガスの概略組成の一例はＣＯ_２１４％、Ｏ_２３％、Ｈ_２Ｏ１３％、Ｎ_２７０％であるが、本手段によりボイラから排出されるＣＯ_２を削減できる。さらに、ボイラ排ガスの温度は５００〜６００℃程度であるので、金属粉が鉄粉である場合のＣＯ_２分解反応に適した５００〜６００℃の温度範囲にすることが容易に行えるので、効率的にボイラ排ガス中のＣＯ_２を分解して削減できる。
【００１９】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段であるＣＯ２分解装置の操業方法であって、前記流動床炉入口での排ガス中のＯ２濃度を４％以下に調節することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２０】
ＣＯ２分解装置の流動床炉入口での排ガス中のＯ２濃度が４％を超えると、金属粉とＯ２とが、反応し易い状態が臨界的に発生して、その結果ＣＯ２の分解効率が低下する。よって、本手段においては、ＣＯ２分解装置入口での排ガス中のＯ２濃度を４％以下に調節することにより、ＣＯ２の分解効率を高く維持したまま操業を行うことができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第３の手段のうちいずれかであるＣＯ２分解装置の操業方法であって、前記流動床炉内の温度を２００〜６００℃の範囲とすることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００２２】
金属粉として鉄粉を用いる場合、以下の反応によりＣＯ２が還元される。
２ＣＯ２＋３Ｆｅ→２Ｃ＋Ｆｅ３Ｏ
３ＣＯ２＋４Ｆｅ→３Ｃ＋２Ｆｅ２Ｏ３
Ｆｅ３Ｏ４生成反応においても、Ｆｅ２Ｏ３生成反応においても、温度が６００℃より高くなると、ＦｅとＣＯ２からＣが生成する反応に対するＧｉｂｂｓのフリーエネルギーが正の値となるため、ＣＯ２からＣへの分解が起こらなくなる。また、温度が６００℃より高いと、ＦｅとＨ_２Ｏとの反応性の方がＦｅとＣＯ２との反応性より高くなって、ＣＯ２の反応効率が低下する。
【００２３】
本手段においては、流動床炉内の温度が６００℃より低いので、Ｈ_２Ｏが存在する雰囲気でも、ＣＯ２の分解効率を高めることができる。また、流動床炉内の温度が２００℃より低くなると、反応速度が低下するので、本手段においては、流動床炉内の温度を２００℃以上に限定している。
【００２４】
前記課題を解決するための第６の手段は、前記第１の手段から第３の手段のうちいずれかであるＣＯ２分解装置の操業方法であって、前記金属粉が鉄粉であることを特徴とするもの（請求項６）である。
【００２５】
ＣＯ_２と反応して酸化金属粉となり、ＣＯ_２を還元する金属粉としては、鉄粉、アルミニウム粉、マグネシウム粉等が使用できる。鉄粉はＣＯ_２と、以下のように反応してＣＯ_２を還元し、酸化鉄粉が生成する。
３ＣＯ_２＋４Ｆｅ→３Ｃ＋２Ｆｅ_２Ｏ_３
２ＣＯ_２＋３Ｆｅ→２Ｃ＋Ｆｅ_３Ｏ_４
鉄粉は容易に入手することができ、比較的低温（６００℃以下）でＣＯ_２と反応する。よって、反応温度を高くする必要が無く、エネルギーコストが低くて済むばかりでなく、反応装置に特殊な耐火物を用いる必要が無いので設備コストが低くて済み、また反応装置の寿命を長くすることができる。また、鉄粉はアルミニウム粉等に比べて酸化物の還元が容易であり、金属酸化物還元装置の設備コストや運転コストを低くすることができる。さらに、比重が重く磁性を有するので、炭素と酸化物を分離する場合に風力選別や磁力選別を有効に利用できる。
【００２６】
前記課題を解決するための第７の手段は、前記第１の手段から第３の手段のうちいずれかであるＣＯ２分解装置の操業方法であって、前記金属粉又はその出発物質として製鋼ダストと砂鉄及び鉄鉱石のうちいずれかが使用されていることを特徴とするもの（請求項７）である。
【００２７】
製鋼ダストは製鉄過程で発生するダストであって、例えば、製鉄所内の転炉や電気炉の製鋼工程で発生・捕集したダスト、高炉から発生・捕集した高炉ダスト、高炉排ガス中の高炉灰をセパレーターで除去した後の集塵ダストなど、製鋼過程で二次的に発生する副生物をリサイクル使用するものである。製鋼ダストは、その成分の大部分が鉄であるので、有効な金属粒子として用いることができる。また製鉄所内で副産物として発生するダストという極めて安価な材料であるので、ＣＯ_２分解装置の運転コストを低くできる。
【００２８】
砂鉄の主成分はマグネタイトであるので、これを還元して鉄として用いることにより、安価な金属粒子として使用できる。
【００２９】
鉄鉱石の主成分は酸化鉄であるので、これを還元して鉄として用いることにより、安価な金属粒子として使用できる。また鉄分の他に、Ｃａ，Ｋ，Ａｌ，Ｍｇ等の金属が含まれる。よって、これらの成分もＣＯ_２の分解に使用することができる。
【００３０】
前記課題を解決するための第８の手段は、前記第１の手段から第３の手段のうちいずれかであるＣＯ２分解装置の操業方法であって、前記金属粉が廃棄物焼却炉灰を灰溶融炉で溶融させたときに発生する溶融鉄を粉体にしたものであることを特徴とするもの（請求項８）である。
【００３１】
焼却炉で発生した焼却灰は、電気抵抗式灰溶融炉等の灰溶融炉において処理され、容積が縮小されると共に、鉄や銅を主成分とする金属とＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を主成分とするスラグに分離されてそれぞれが有効利用される。このとき、金属として溶融鉄が発生するが、本手段においては、この溶融鉄を粉体化したものを金属粉として使用する。よって、廃棄物焼却設備系内で発生した副生物である溶融鉄を有効利用することができる。
【００３２】
前記課題を解決するための第９の手段は、排ガス処理系統に金属粉を還元剤としてＣＯ_２を分解する循環流動床型のＣＯ_２分解装置を有することを特徴とする廃棄物焼却炉（請求項９）である。
【００３３】
前記課題を解決するための第１０の手段は、前記第９の手段であって、前記ＣＯ_２分解装置は流動床炉とサイクロンと、金属酸化物還元装置を有しており、流動床炉において金属粉とＣＯ_２とを反応させてＣと酸化金属粉を生成し、生成した酸化金属粉をサイクロンにおいて排ガスから分離し、分離された酸化金属粉を金属酸化物還元装置において水素により金属粉に還元して流動床炉に戻して循環使用するものであることを特徴とするもの（請求項１０）である。
本手段においては、排ガス処理系統に設けられた排ガス中のＣＯ_２を金属粉を還元剤として分解する循環流動床型ＣＯ２分解装置において、流動床炉中において金属粉とＣＯ２とを反応させてＣと酸化金属粉を生成し、生成した酸化金属粉をサイクロンにおいて排ガスから分離する。そして、分離された酸化金属粉をキルン還元炉等の金属酸化物還元装置中で水素により金属粉に還元して、再び流動床炉にもどして循環使用する。よって、廃棄物焼却炉から排出される排ガス中に含まれるＣＯ２を削減できる。また、ＣＯ２分解装置として循環流動床型のものを使用しているので、還元剤としての金属粉を循環使用することができ、還元剤を系外で処理する必要がなくなる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施例である廃棄物焼却炉の概要図である。廃棄物焼却炉本体１は、主燃焼室２と　２次燃焼室３からなっている。廃棄物焼却炉本体１は例えばストーカ式又は流動　床式の焼却炉であり、ストーカ又は流動床上にそう入された廃棄物は、ストーカ　又は流動床の下部から吹き込まれる酸素含有気体により燃焼し、排ガスと焼却灰　が発生する。このうち焼却灰は主燃焼室２の下部から排出される。
【００３５】
主燃焼室２から排出される排ガスには多量の未燃分が含まれているので、この排ガスを２次燃焼室３に導き、酸素含有気体を吹き込んで未燃分を燃焼させる。未燃分が燃焼して高温となった排ガスは、循環流動床型ＣＯ２分解装置８に導かれ、ここで鉄粉と反応して酸化鉄とＣが生成される。
【００３６】
循環流動床型ＣＯ２分解装置８を出た排ガスは、廃熱ボイラ４に導かれ、蒸気を発生して熱回収が行われ、自身は冷却されて、排ガス処理設備５に導かれる。排ガス処理設備５においては、脱硫、脱硝処理により有害ガスが除去される共に、除塵装置によりダストが除去される。清浄化された排ガスは誘引ファン６により誘引され、煙突７から大気に放散される。
【００３７】
ＣＯ２分解反応は、金属粉が鉄粉の場合２００〜６００℃の温度で反応が進行し、特に５５０〜６００℃の温度で効率よく行われるので、排ガス温度がこの温度域になる位置に循環流動床型ＣＯ２分解装置８を設置するのが好ましい。よって、場合によっては、廃熱ボイラを２つに分け、その中間に循環流動床型ＣＯ２分解装置を設置するようにしてもよい。
【００３８】
図２に、循環流動床型ＣＯ２分解装置の例の概要を示す。この循環流動床型ＣＯ２分解装置８は、流動床炉１１、サイクロン１２、炭素・酸化鉄分離装置１３、酸化鉄還元装置１４を主たる構成要素として構成される。
【００３９】
廃棄物焼却炉からの処理前排ガスは、流動床炉１１の分散板１５を通って流動床炉１１内に導かれる。流動床炉１１の分散板１５の上には、鉄粉が入れられており、分散板１５を通して流入する排ガスにより巻き上げられて、流動床を形成している。そして、排ガスが巻き上げられた鉄粉と接触して、以下の反応により、排ガス中のＣＯ２が還元されてＣとなる。
３ＣＯ２＋４Ｆｅ→３Ｃ＋２Ｆｅ２Ｏ３
２ＣＯ２＋３Ｆｅ→２Ｃ＋Ｆｅ３Ｏ４
これらの反応は５５０〜６００℃で起こりやすいので、処理前排ガスがこの程度の温度になる位置に循環流動床型ＣＯ２分解装置８を設置することが好ましい。
【００４０】
使用する鉄粉の粒径は、循環のし易さ（細かいほど循環し易い）、価格（細かいほど高価）、反応のし易さ（細かいほど反応しやすい）等を考慮すると、２０〜５０μｍ程度であることが好ましい。なお、粒径の大きい鉄粉を使用した場合でも、反応を繰り返す過程で鉄粉が微細化していくため、粒径の大きい鉄粉を使用することもできる。
【００４１】
反応により生成されたＣと酸化鉄（通常、Ｃは、酸化鉄の表層部に析出したり付着した状態となっている）は、処理後排ガスと共にサイクロン１２内に導かれ、サイクロン１２内でＣと酸化鉄が処理後排ガスから分離される。ただし、粒径が１μｍ程度以下の微粒子状のＣは、排ガス中に含まれたままとなる。処理後排ガスは、サイクロン中の上昇管を通って排出され、前述のように廃熱ボイラに導かれる。
【００４２】
分離されたＣと酸化鉄は、サイクロン１２の下側に落下し、炭素・酸化鉄分離装置１３に入って、炭素と酸化鉄が分離される。炭素・酸化鉄分離装置１３としては、例えば磁気を利用したもの、密度の差を利用したもの等が利用できる。分離されたＣは、系外に搬出される。なお、炭素・酸化鉄分離装置内に水を散布すると、水の急激な蒸発に伴う圧力波の発生や、熱伝導率の違いにより、炭素と酸化鉄の分離が促進される。
【００４３】
分離された酸化鉄は、酸化鉄還元装置１４に導入される。酸化鉄還元装置１４は、例えばロータリーキルンからなり、ヒータ１４ａにより加熱されている。望ましい加熱温度は約３００℃以上である。加熱温度が３００℃を下回ると、急激に酸化鉄の還元反応の速度が低下する。加熱温度は高いほど反応速度が速くなるが、その温度を維持するために外部から熱を供給する必要があると共に、耐火物の劣化等の問題も生じるため、加熱温度の上限は、１０００℃程度とすることが好ましい。そして、酸化鉄還元装置１４内には、水素発生装置（図示せず）から発生した水素が導入され、酸化鉄を還元して鉄の状態にする。
【００４４】
なお、ヒータ１４ａの代替として、酸化鉄還元装置１４内にＯ２を添加し、導入された水素の一部を部分燃焼することにより加熱を行ってもよいし、焼却炉本体１の高温で加熱を行うようにしてもよい。　還元された鉄は、再び流動床炉１１内に戻され、燃焼排ガス中のＣＯ２の還元に使用される。
【００４５】
分散板１５の孔を通して落下した少量の鉄粉（通常、酸化が進行して重くなるか、又はある程度の大きさに固まったものが選択的に回収される）は、定期的にバルブ１６を解放することにより取り出される。このように、循環使用される鉄粉は、分散板１５の下に落下したり、サイクロン１２から排ガスと共に持ち去られたりして、少しずつ減少する。そこで、流動床炉１１に、外部から鉄粉を補充してやる必要がある。この補充用鉄粉としては、廃棄物焼却炉から排出された焼却灰を溶融する灰溶融炉から回収される鉄を粉にしたものを使用すると、廃棄物焼却設備の系内で鉄の再利用ができるので好ましい。
【００４６】
また、鉄粉として製鋼ダストを用いると、安価であるので、運転コストを低減できる。製鋼ダストの一例として転炉の製鋼工程で捕集したダストについて説明する。ここで、前記転炉の製鋼工程とは、溶銑に酸素を吹き込み銑中のカーボンを酸化除去して溶鋼にする工程である。この工程では、溶銑や溶鋼の一部が細かなミストとして大気中に放散される。このミストとして放散された溶銑又は溶鋼は大気中で急冷され固化するが、このとき表面張力の影響で、固化したダストの形状は略球形となる。ダストの粒子形状が略球形となることで流動性が高まり、循環流動床型ＣＯ_２分解装置でのＣＯ_２分解性が向上する効果を有する。
【００４７】
廃棄物焼却炉１の主燃焼室２及び２次燃焼室３のうち、少なくとも一方に吹き込む燃焼用空気量を空気量調節装置により調節することで、廃棄物の燃焼によって発生する排ガス中のＯ２濃度を調節することや、排ガス再循環装置により、低いＯ２濃度の排ガスをＣＯ２分解装置の流動床炉入口より上流に導くことにより、ＣＯ２分解装置の流動床炉入口での、処理前排ガス中のＯ２濃度を４％以下に調節する。
【００４８】
処理前排ガス中のＯ２濃度を４％以下に調節することにより、金属粉とＯ２とが直接反応することを避けることができるので、効率よく排ガス中のＣＯ２を分解することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、排ガス中のＣＯ_２を分解する際に生成する酸化金属粉を排ガス処理系統の系外に出さずに処理して再使用可能とするＣＯ２分解装置とその効率的な操業方法及び廃棄物焼却炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である廃棄物焼却炉の概要図である。
【図２】循環流動床型ＣＯ２分解装置の例の概要を示す図である。
【図３】従来の廃棄物焼却炉の概要図である。
【符号の説明】
１：廃棄物焼却炉本体、２：主燃焼室、３：２次燃焼室、４：廃熱ボイラ、５：排ガス処理設備、６：誘引ファン、７：煙突、８：循環流動床型ＣＯ２分解装置、１１：流動床炉、１２：サイクロン、１３：炭素・酸化鉄分離装置、１４：酸化鉄還元装置、１４ａ：ヒータ、１５：分散板、１６：バルブ

Claims

排ガス中のＣＯ_２を金属粉を還元剤として分解する循環流動床型のＣＯ_２分解装置であって、流動床炉とサイクロンと、金属酸化物還元装置を有しており、流動床炉において金属粉とＣＯ_２とを反応させてＣと酸化金属粉を生成し、生成した酸化金属粉をサイクロンにおいて排ガスから分離し、分離された酸化金属粉を金属酸化物還元装置において水素により金属粉に還元して流動床炉に戻して循環使用するものであることを特徴とするＣＯ_２分解装置。
請求項１に記載のＣＯ_２分解装置であって、前記流動床炉入口での排ガス中のＯ_２濃度を調節するための空気量調節装置と排ガス再循環装置のうち少なくとも一方が配設されたことを特徴とするＣＯ_２分解装置。
請求項１又は請求項２に記載のＣＯ_２分解装置であって、前記排ガスが廃棄物焼却炉と高炉と焼結炉と転炉およびボイラのうちいずれかの排ガスであることを特徴とするＣＯ_２分解装置。
請求項２に記載のＣＯ_２分解装置の操業方法であって、前記流動床炉入口での排ガス中のＯ_２濃度を４％以下に調節することを特徴とするＣＯ_２分解装置の操業方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のＣＯ_２分解装置の操業方法であって、前記流動床炉内の温度を２００〜６００℃の範囲とすることを特徴とするＣＯ_２分解装置の操業方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のＣＯ_２分解装置の操業方法であって、前記金属粉が鉄粉であることを特徴とするＣＯ_２分解装置の操業方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のＣＯ_２分解装置の操業方法であって、前記金属粉又はその出発物質として製鋼ダストと砂鉄及び鉄鉱石のうちいずれかが使用されていることを特徴とするＣＯ_２分解装置の操業方法。
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のＣＯ_２分解装置の操業方法であって、前記金属粉が廃棄物焼却灰を灰溶融炉で溶融させたときに発生する溶融鉄を粉体にしたものであることを特徴とするＣＯ_２分解装置の操業方法。
排ガス処理系統に金属粉を還元剤としてＣＯ_２を分解する循環流動床型のＣＯ_２分解装置を有することを特徴とする廃棄物焼却炉。
請求項９に記載の廃棄物焼却炉であって、前記ＣＯ_２分解装置は流動床炉とサイクロンと、金属酸化物還元装置を有しており、流動床炉において金属粉とＣＯ_２とを反応させてＣと酸化金属粉を生成し、生成した酸化金属粉をサイクロンにおいて排ガスから分離し、分離された酸化金属粉を金属酸化物還元装置において水素により金属粉に還元して流動床炉に戻して循環使用するものであることを特徴とする廃棄物焼却炉。