JP2004150706A - Method for gasifying waste - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物のガス化方法に関する技術分野に属し、詳細には、廃棄物を流動床式ガス化炉でガス化する廃棄物のガス化方法に関する技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
流動床式ガス化炉による廃棄物のガス化に関する技術としては、特開平10−103633号公報(特許文献1)に記載されたものがある。この技術は、流動化ガスとして空気よりも酸素濃度の低い排ガスを利用することにより、流動層の形成に充分な流動化ガス供給量は確保しながら、流動床式ガス化炉への廃棄物投入量を増やさずに空気比を低く抑えることができるものである。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−103633号公報
【0004】
しかし、この方法においては、高発熱量の廃棄物が流動床式ガス化炉の流動層に供給された場合に、流動不良や流動層(砂層等)温度の高温化といった現象が生じる可能性がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の流動床式ガス化炉によるガス化方法においては、前述のように、高発熱量の廃棄物が流動床式ガス化炉の流動層に供給された場合に、流動層の高温化が起こる可能性があり、特に発熱量の高い廃棄物が流動層に供給されると、流動層温度が上昇しすぎ、アルミ等の有価金属の回収が困難になるといった問題が起こる。この対策として、流動層での過度の燃焼を抑えるために流動層への投入空気量を減らし、空気比を下げると、流動層(砂層等)の流動が維持できず、流動床式ガス化炉の適切な運転が困難となる。
【0006】
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、廃棄物を流動床式ガス化炉でガス化するに際し、湿分低位発熱量:2000〜8000kcal/kgという高発熱量の廃棄物を流動床式ガス化炉の流動層に供給する場合においても、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態(酸化しすぎて再利用に支障があるということのない状態)で回収することができる廃棄物のガス化方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る廃棄物のガス化方法は、請求項1〜2記載の廃棄物のガス化方法(第1発明〜第2発明に係る廃棄物のガス化方法)としており、それは次のような構成としたものである。
【0008】
すなわち、請求項1記載の廃棄物のガス化方法は、湿分低位発熱量:2000〜8000kcal/kgの廃棄物を流動床式ガス化炉でガス化する廃棄物のガス化方法であつて、前記廃棄物を前記流動床式ガス化炉の流動層に供給すると共に、酸素および不活性ガスを含有する流動層流動化ガスを前記廃棄物トン当たり酸素量で40〜220Nm3 且つ不活性ガス量で450〜3300Nm3 を満たすように前記流動層に供給して、前記流動層の温度を450〜600℃に制御しながら廃棄物をガス化することを特徴とする廃棄物のガス化方法である(第1発明)。
【0009】
請求項2記載の廃棄物のガス化方法は、前記不活性ガスが水蒸気、窒素、アルゴン、ヘリウムの1種または2種以上である請求項1記載の廃棄物のガス化方法である(第2発明)。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明は例えば次のようにして実施する。
湿分低位発熱量:2000〜8000kcal/kgの廃棄物を流動床式ガス化炉の流動層に供給すると共に、酸素および不活性ガスを含有する流動層流動化ガスを前記流動層に供給する。このとき、流動層流動化ガスを廃棄物トン当たり酸素量で40〜220Nm3 且つ不活性ガス量で450〜3300Nm3 を満たすように前記流動層に供給する。即ち、流動層流動化ガスを酸素量:40〜220Nm3 且つ不活性ガス量:450〜3300Nm3 (いずれも流動層に供給される廃棄物1トン当たりの量)となるように前記流動層に供給する。そうすることにより、前記流動層の温度を450〜600℃に制御する。このような制御をしながら廃棄物をガス化する。
【0011】
このような形態で本発明が実施される。以下、本発明について主にその作用効果を説明する。
【0012】
流動床式ガス化炉で廃棄物を良好な熱分解をしてガス化し、且つ、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収するためには、流動床式ガス化炉の流動層の温度を適切な温度(450〜600℃)に維持する必要がある。ところが、従来の方法においては、発熱量の高い廃棄物を流動床式ガス化炉の流動層に供給する場合、流動層の温度が上昇しすぎ、600℃超となり、流動層温度を適切な温度に維持することが困難になるといった問題が起こる。これは、廃棄物に対する空気比が高すぎることで、流動層内の酸素濃度が高くなって過剰燃焼が生じるためであり、これを防ぐには空気比を低く抑えなければならない。空気比を低く抑える手段としては、単に流動層への流動化ガスの供給量を減らしたり、単に廃棄物の供給量を増やすといった手段が考えられるが、単に流動化ガスの供給量を減らすと、充分な流動層(砂層等)の流動を維持することができなくなり、流動床式ガス化炉の適切な運転が困難となり、一方、単に廃棄物の供給量を増やすと、発熱量の高い廃棄物の場合、流動層内に局所的な高温部ができてクリンカが発生しやすくなり、やはり良好な流動が得られなくなる。
【0013】
このように、発熱量の高い廃棄物を流動床式ガス化炉の流動層に供給する場合に、流動層の温度を適切な温度(450〜600℃)に維持するために、単に流動化ガスの供給量を減らしたり、単に廃棄物の供給量を増やしたりするのでは、必要な流動層の流動を維持することができなくなり、流動床式ガス化炉の本来有すべき基本的機能さえ弱化あるいは消失してしまうという深刻な問題が生じる。
【0014】
そこで、本発明に係る廃棄物のガス化方法では、湿分低位発熱量:2000〜8000kcal/kgの廃棄物を流動床式ガス化炉でガス化するに際し、前記廃棄物を前記流動床式ガス化炉の流動層に供給すると共に、酸素および不活性ガスを含有する流動層流動化ガスを前記廃棄物トン当たり酸素量で40〜220Nm3 且つ不活性ガス量で450〜3300Nm3 を満たすように前記流動層に供給して、前記流動層の温度を450〜600℃に制御しながら廃棄物をガス化するようにしている。
【0015】
即ち、本発明に係る廃棄物のガス化方法では、湿分低位発熱量:2000〜8000kcal/kgという高発熱量の廃棄物を流動床式ガス化炉でガス化するに際し、単に流動化ガスの供給量を減らしたり、単に廃棄物の供給量を増やしたりするのではなく、酸素および不活性ガスを含有する流動層流動化ガスを、酸素量:40〜220Nm3 且つ不活性ガス量:450〜3300Nm3 (いずれも流動層に供給される廃棄物1トン当たりの量)となるように、流動層に供給するようにしている。そうすることにより、流動層の温度を450〜600℃に制御することができる。それ故、このような流動層流動化ガスの供給により、流動層の温度を450〜600℃に制御しながら廃棄物をガス化するようにしている。
【0016】
従って、本発明に係る廃棄物のガス化方法によれば、湿分低位発熱量:2000〜8000kcal/kgという高発熱量の廃棄物を流動床式ガス化炉の流動層に供給する場合においても、流動層の流動不良化を来すことなく、必要な流動層の流動を維持した状態で、流動層の温度を適切な温度(450〜600℃)に維持することができ、ひいては、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することができると共に、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができるようになる。
【0017】
本発明に係る廃棄物のガス化方法において、制御する流動層の温度を450〜600℃としているのは、450℃未満にすると、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することが困難となり、一方、600℃超にすると、アルミ等の有価金属が酸化されすぎ、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができなくなるからである。
【0018】
酸素および不活性ガスを含有する流動層流動化ガスを酸素量:40〜220Nm3 且つ不活性ガス量:450〜3300Nm3 (いずれも流動層に供給される廃棄物1トン当たりの量)となるように流動層に供給するようにしているのは、流動層の温度を450〜600℃に制御するためである。即ち、酸素量:40Nm3 未満にすると、流動層温度:450℃未満となり、酸素量:220Nm3 超にすると、流動層温度:600℃超になり、いずれの場合も流動層温度を450〜600℃に制御することができなくなる。不活性ガス量:3300Nm3 超にすると、流動層温度:450℃未満となり、不活性ガス量:450Nm3 未満にすると、流動層温度:600℃超になり、いずれの場合も流動層温度を450〜600℃に制御することができなくなる。
【0019】
流動層流動化ガスに含有される不活性ガスとしては、その種類は特には限定されず、種々のものを挙げることができ、例えば、水蒸気、窒素、アルゴン、ヘリウムの1種または2種以上を挙げることができる。
【0020】
有機物からなる廃棄物をガス化すると、流動床式ガス化炉において、通常、水素,一酸化炭素,炭化水素類を成分とする可燃ガス、炭素からなるチャー及び灰分が発生する。この流動床式ガス化炉で発生した可燃ガス、チャー、灰分等は、引き続いて溶融炉に導入すると、チャーを燃焼させ、灰分を溶融することができる。このとき、可燃ガスは溶融炉の燃料として作用し、利用される。なお、この溶融炉から送出される排ガスは、廃熱ボイラ、空気予熱器によって熱回収された後、排ガス処理装置を経て大気に放出される。
【0021】
本発明に係る廃棄物のガス化方法は、このような廃棄物のガス化、燃焼溶融プロセスにおける廃棄物のガス化工程に用いることができる。
【0022】
本発明において、廃棄物の湿分低位発熱量は、JIS M 8814にある固体燃料のボンブ熱量計を用いた測定方法で測定される総発熱量から下記式(1) により、求めることができる。
【0023】
H=H0(1−w)−6〔9h(1−w)+w〕 −−−−−−−−−−−−− 式(1)
ただし、上記式(1) において、H:湿分低位発熱量(真発熱量)[kcal/kg]、H0 :総発熱量[kcal/kg]、h:水分を除いた廃棄物中(乾分ベース)の水素の質量割合、w:廃棄物中の水分の質量割合である。
【0024】
【実施例】
本発明の実施例および比較例を以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【0025】
〔実施例1および比較例1〕
本発明の実施例1および比較例1に係る廃棄物のガス化処理に用いた流動床式ガス化炉および該ガス化炉での発生物を溶融処理する旋回流溶融炉の概要を図4に示す。
【0026】
図4において、付番の1は流動床式ガス化炉を示すものである。この流動床式ガス化炉1はその底部に、多数のガス噴射口3を持つ分散板2が設けられ、その下方に風箱4が形成されている。この風箱4から上記分散板2のガス噴射口3を通して上向きに流動化ガスが噴射されることにより、分散板2の上方の砂層5が流動し、流動層を形成する。なお、この砂層5の砂は流動媒体の1種であり、炉床上部で加熱され、高温となる。
【0027】
風箱4に導入する流動化ガスは、供給配管6および供給配管7によって供給される。この供給配管6から水蒸気(不活性ガスの1種)を供給し、供給配管7から空気を供給する。そうすると、この水蒸気と空気とが風箱4内で混合され、この混合ガスが流動化ガスとして分散板2のガス噴射口3から上向きに噴射され、砂層5を流動させて流動層を形成する。この流動化ガスは、酸素および不活性ガス(水蒸気および窒素)を含有する流動化ガス、即ち、酸素を含有すると共に不活性ガスとして水蒸気および窒素を含有する流動化ガスであるということができる。なお、供給配管6から風箱4に供給する水蒸気としては、旋回流溶融炉10の下流に付属の廃熱ボイラで生成されたものの一部を使用する。
【0028】
このようにして酸素および不活性ガス(水蒸気および窒素)を含有する流動化ガスを流動床式ガス化炉1の流動化ガスとして供給して、砂層5を流動させて流動層を形成する。そして、この流動化ガスを流動層(砂層5)に供給し続けて、流動層を形成し続ける。なお、この流動層は、炉床上部で加熱されて高温となっている流動媒体(砂)により、高温となる。
【0029】
このような流動化ガスの供給と共に、流動層の上方にある廃棄物供給口8から流動層(砂層5)に廃棄物を定量的に供給する。
【0030】
これにより、廃棄物を流動層(砂層5)により加熱して熱分解しガス化する。この際に発生した熱分解ガスは、上方の熱分解ガス排出口9より排出され、旋回流溶融炉10へと導入される。旋回流溶融炉10では、燃焼用空気が供給され、上記熱分解ガスをさらに燃焼させると共に、この燃焼により発生する熱を利用して熱分解ガス中の灰分を溶融させ、これを溶融スラグとして排出する。
【0031】
このような廃棄物のガス化処理において、流動床式ガス化炉1の流動層に供給する廃棄物として湿分低位発熱量:2000〜8000kcal/kgの廃棄物を用い、また、流動床式ガス化炉1の流動層に供給する流動化ガス中の酸素の量および不活性ガス(水蒸気および窒素)の量(いずれも流動層に供給される廃棄物1トン当たりの量)をパラメータとして変化させた。そして、流動層の温度の経時変化を測定した。なお、上記流動化ガス中の酸素量および不活性ガス量は、より具体的には、供給配管6からの水蒸気の供給量、供給配管7からの空気の供給量、流動層に供給する廃棄物の量の1種以上を変化させることにより、変化させた。
【0032】
上記流動層の温度の経時変化の測定結果の一例を図1に示し、他の一例を図2に示す。
【0033】
図1は、廃棄物として湿分低位発熱量:約3000kcal/kgの廃棄物(ごみ)を用い、また、流動化ガス中の酸素量:270〜550Nm3 および不活性ガス量:1000〜2100Nm3 (いずれも流動層に供給される廃棄物1トン当たりの量)とした場合、即ち、流動化ガスを酸素量:270〜550Nm3 且つ不活性ガス量:1000〜2100Nm3 (いずれも流動層に供給される廃棄物1トン当たりの量)となるように流動層に供給した場合の結果である。流動化ガスの供給の開始直後を除き流動層(砂層)温度は600℃を超えており、流動化ガス供給の間の流動層(砂層)温度の平均値は640℃であり、これも600℃を超えている。
【0034】
図2は、廃棄物として湿分低位発熱量:約3500kcal/kgの廃棄物(ごみ)を用い、また、流動化ガスを酸素量:140〜190Nm3 且つ不活性ガス量:1200〜1400Nm3 (いずれも流動層に供給される廃棄物1トン当たりの量)となるように流動層に供給した場合の結果である。流動化ガスの供給の間の流動層(砂層)温度は450〜600℃の範囲内の温度であり、その平均値は552℃であり、これも450〜600℃の範囲内の温度である。
【0035】
図3に、図1の場合および図2の場合の条件(酸素量、不活性ガス量)を酸素量と不活性ガス量の関係でプロットした図を示す。即ち、図1(比較例1)の場合の酸素量と不活性ガス量の関係および図2(本発明の実施例1)の場合の酸素量と不活性ガス量の関係を示す。図1の場合の条件は△印でプロットし、図2の場合の条件は■印(黒四角印)でプロットしている。図中、点線(−−−−)で囲まれた領域が、本発明に係る要件である「酸素量で40〜220Nm3 且つ不活性ガス量で450〜3300Nm3 」を満たす領域である。図1の場合の条件(酸素量、不活性ガス量)は上記領域の外にあるが、図2の場合の条件(酸素量、不活性ガス量)は上記領域の中にある。
【0036】
図1の場合の条件(酸素量、不活性ガス量)では、流動層(砂層)温度が高すぎる(600℃を超える)ので、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することができるものの、アルミ等の有価金属が酸化されすぎ、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができない。これに対して、図2の場合の条件(酸素量、不活性ガス量)では、流動層(砂層)温度が適切な温度(450〜600℃の範囲内の温度)に維持されているので、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することができると共に、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができる。
【0037】
〔実施例2および比較例2〕
前記実施例1および比較例1では図3にプロットした条件(酸素量、不活性ガス量)の場合について説明したが、これ以外の条件の場合についても、図3の点線(−−−−)で囲まれた領域の中にある条件の場合には、流動層(砂層)温度が適切な温度(450〜600℃の範囲内の温度)に維持され、このため、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することができると共に、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができる。これに対して、上記点線(−−−−)で囲まれた領域の外にある条件の場合には、流動層(砂層)温度が適切な温度(450〜600℃の範囲内の温度)に維持されず、このため、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することが困難となったり、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができなくなったり、それら両方の不具合が生じたりする。
【0038】
〔実施例3および比較例3〕
前記実施例および比較例(実施例1〜2、比較例1〜2)では、流動化ガスとして、水蒸気と空気との混合ガス、即ち、酸素および不活性ガス(水蒸気および窒素)を含有する流動化ガスを用いた場合について説明したが、この流動化ガスに代えて、他の不活性ガスおよび酸素を含有する流動化ガス、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウムの1種以上と酸素を含有する流動化ガスを用いた場合についても、また、酸素と水蒸気のみを含有する流動化ガスを用いた場合についても、前記実施例および比較例の場合と同様に、図3の点線(−−−−)で囲まれた領域の外にある条件の場合には、流動層(砂層)温度が適切な温度(450〜600℃の範囲内の温度)に維持されず、このため、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することが困難となったり、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができなくなったり、それら両方の不具合が生じたりするのに対し、図3の点線(−−−−)で囲まれた領域の中にある条件の場合には、流動層(砂層)温度が適切な温度(450〜600℃の範囲内の温度)に維持され、このため、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することができると共に、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができる。
【0039】
なお、窒素と酸素を含有する流動化ガスの場合、酸素源としては酸素ガスを用いるか、空気を用い、窒素源としては窒素を用いるか、空気を用いる。窒素および酸素の他にアルゴンを含有する流動化ガスの場合、アルゴン源としてはアルゴンガスを用いるが、酸素源および窒素源としては上記の場合と同様のものを用いる。アルゴンと酸素のみを含有する流動化ガスの場合、アルゴン源としてはアルゴンガスを用い、酸素源としては酸素ガスを用いる。酸素と水蒸気のみを含有する流動化ガスの場合、酸素源としては酸素ガスを用いる。
【0040】
【発明の効果】
本発明に係る廃棄物のガス化方法によれば、廃棄物を流動床式ガス化炉でガス化するに際し、湿分低位発熱量:2000〜8000kcal/kgという高発熱量の廃棄物を流動床式ガス化炉の流動層に供給する場合においても、流動層の流動不良化を来すことなく、必要な流動層の流動を維持した状態で、流動層の温度を適切な温度(450〜600℃)に維持することができ、ひいては、廃棄物を良好な熱分解をしてガス化することができると共に、アルミ等の有価金属を未酸化の良好な状態で回収することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】比較例1に係る廃棄物のガス化処理の際の流動床式ガス化炉の流動層の温度の経時変化の測定結果の一例を示す図である。
【図2】本発明の実施例1に係る廃棄物のガス化処理の際の流動床式ガス化炉の流動層の温度の経時変化の測定結果の一例を示す図である。
【図3】本発明の実施例1および比較例1に係る酸素量と不活性ガス量の関係を示す図である。
【図4】本発明の実施例および比較例に係る廃棄物のガス化処理に用いた流動床式ガス化炉および該ガス化炉での発生物を溶融処理する旋回流溶融炉の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
1−−流動床式ガス化炉、 2−−分散板、 3−−ガス噴射口、 4−−風箱、
5−−砂層、 6−−供給配管、 7−−供給配管、 8−−廃棄物供給口、
9−−熱分解ガス排出口、 10−−旋回流溶融炉。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention belongs to a technical field related to a waste gasification method, and particularly to a technical field related to a waste gasification method in which waste is gasified by a fluidized bed gasifier.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-103633 (Patent Document 1) discloses a technique relating to gasification of waste by a fluidized bed gasifier. This technology uses waste gas with a lower oxygen concentration than air as the fluidizing gas to ensure that a sufficient amount of fluidizing gas is supplied to form a fluidized bed while at the same time introducing waste into a fluidized bed gasifier. The air ratio can be kept low without increasing the amount.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 10-103633 A
However, in this method, when high calorific value waste is supplied to a fluidized bed of a fluidized bed gasifier, there is a possibility that phenomena such as poor flow and a high fluidized bed (sand layer) temperature may occur. is there.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional gasification method using a fluidized-bed gasifier, as described above, when high-calorific value waste is supplied to the fluidized-bed of the fluidized-bed gasifier, the temperature of the fluidized-bed increases. Particularly, when waste having a high calorific value is supplied to the fluidized bed, there occurs a problem that the temperature of the fluidized bed becomes too high and it becomes difficult to recover valuable metals such as aluminum. As a countermeasure, if the amount of air input to the fluidized bed is reduced to suppress excessive combustion in the fluidized bed and the air ratio is reduced, the fluidized bed (sand bed etc.) cannot be maintained, and the fluidized bed gasifier It becomes difficult to operate properly.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to produce a waste with a low-moisture moisture calorific value of 2000 to 8000 kcal / kg when gasifying waste with a fluidized bed gasifier. When supplying calorific value waste to the fluidized bed of a fluidized bed gasifier, valuable metals such as aluminum are not oxidized in good condition (they are not oxidized and hinder reuse. ) Is intended to provide a method for gasifying waste that can be recovered in (1).
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a waste gasification method according to the present invention includes a waste gasification method according to claims 1 and 2 (a waste gasification method according to the first invention and the second invention). It has the following configuration.
[0008]
That is, the method for gasifying waste according to claim 1 is a method for gasifying waste with gasification of waste having a lower moisture calorific value of 2000 to 8000 kcal / kg in a fluidized bed gasifier. The waste is supplied to a fluidized bed of the fluidized-bed gasifier, and a fluidized-bed fluidized gas containing oxygen and an inert gas is supplied in an amount of 40 to 220 Nm 3 in terms of oxygen per ton of waste and an inert gas amount. And supplying gas to the fluidized bed so as to satisfy 450 to 3300 Nm 3 , and gasifying the waste while controlling the temperature of the fluidized bed to 450 to 600 ° C. (First invention).
[0009]
The method for gasifying waste according to
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention is implemented, for example, as follows.
Moisture lower heating value: 2000 to 8000 kcal / kg of waste is supplied to a fluidized bed of a fluidized bed gasifier, and a fluidized bed fluidizing gas containing oxygen and an inert gas is supplied to the fluidized bed. At this time, the fluidized bed fluidizing gas is supplied to the fluidized bed so as to satisfy 40 to 220 Nm 3 in terms of oxygen per ton of waste and 450 to 3300 Nm 3 in terms of inert gas. That is, the fluidized bed fluidizing gas is applied to the fluidized bed so as to have an oxygen amount of 40 to 220 Nm 3 and an inert gas amount of 450 to 3300 Nm 3 (all amounts per ton of waste supplied to the fluidized bed). Supply. By doing so, the temperature of the fluidized bed is controlled at 450 to 600C. The waste is gasified while performing such control.
[0011]
The present invention is implemented in such a form. Hereinafter, the operation and effect of the present invention will be mainly described.
[0012]
In order to perform good pyrolysis of waste and gasify it in a fluidized-bed gasifier, and to recover valuable metals such as aluminum in a good, unoxidized state, the fluidized bed of a fluidized-bed gasifier is required. Must be maintained at an appropriate temperature (450 to 600 ° C.). However, in the conventional method, when a waste having a high calorific value is supplied to a fluidized bed of a fluidized bed gasifier, the temperature of the fluidized bed rises excessively and exceeds 600 ° C., and the fluidized bed temperature is adjusted to an appropriate temperature. A problem that it becomes difficult to maintain the This is because the air ratio to the waste is too high, so that the oxygen concentration in the fluidized bed increases and excessive combustion occurs. To prevent this, the air ratio must be kept low. As means for keeping the air ratio low, it is conceivable to simply reduce the supply amount of the fluidizing gas to the fluidized bed or simply increase the supply amount of waste, but if the supply amount of the fluidizing gas is simply reduced, It is not possible to maintain a sufficient fluidized bed (sand layer etc.) flow, which makes it difficult to operate the fluidized bed gasifier properly. In the case of (1), a local high-temperature portion is formed in the fluidized bed and clinker is easily generated, so that good fluidity cannot be obtained.
[0013]
As described above, when the waste having a high calorific value is supplied to the fluidized bed of the fluidized bed gasifier, in order to maintain the temperature of the fluidized bed at an appropriate temperature (450 to 600 ° C.), simply use the fluidized gas. Reducing the supply of waste gas or simply increasing the amount of waste will not be able to maintain the required fluidized bed flow, and will even weaken the essential basic functions of a fluidized bed gasifier. Alternatively, a serious problem of disappearance occurs.
[0014]
Therefore, in the waste gasification method according to the present invention, when the waste having a lower moisture calorific value: 2000 to 8000 kcal / kg is gasified by a fluidized bed gasifier, the waste is treated with the fluidized bed gas. supplies to the fluidized bed furnace, so as to satisfy the 450~3300Nm 3 a fluidized bed fluidizing gas containing oxygen and inert gas at 40~220Nm 3 and inert gas amount in the waste per ton oxygen The waste is supplied to the fluidized bed and the waste is gasified while controlling the temperature of the fluidized bed at 450 to 600 ° C.
[0015]
That is, in the gasification method of waste according to the present invention, when gasification of waste having a low calorific value of moisture: high calorific value of 2000 to 8000 kcal / kg in a fluidized-bed gasifier, only the fluidized gas is used. Instead of reducing the supply amount or simply increasing the waste supply amount, the fluidized bed fluidizing gas containing oxygen and the inert gas is supplied with an oxygen amount of 40 to 220 Nm 3 and an inert gas amount of 450 to It supplies to a fluidized bed so that it may be set to 3300Nm < 3 > (all the amount per 1 ton of waste supplied to a fluidized bed). By doing so, the temperature of the fluidized bed can be controlled at 450 to 600 ° C. Therefore, by supplying such a fluidized bed fluidizing gas, waste is gasified while controlling the temperature of the fluidized bed at 450 to 600 ° C.
[0016]
Therefore, according to the waste gasification method of the present invention, even in the case where waste having a low calorific value of moisture: 2000 to 8000 kcal / kg and a high calorific value is supplied to the fluidized bed of the fluidized-bed gasification furnace. It is possible to maintain the temperature of the fluidized bed at an appropriate temperature (450 to 600 ° C.) while maintaining the required fluidized bed flow without causing the fluidized bed to be inferiorly flown. Can be gasified by good thermal decomposition, and valuable metals such as aluminum can be recovered in a good, unoxidized state.
[0017]
In the waste gasification method according to the present invention, the temperature of the fluidized bed to be controlled is set to 450 to 600 ° C. If the temperature is set to less than 450 ° C, it is difficult to gasify the waste by good thermal decomposition. On the other hand, if the temperature exceeds 600 ° C., valuable metals such as aluminum are excessively oxidized, and it becomes impossible to recover valuable metals such as aluminum in an unoxidized and favorable state.
[0018]
The fluidized bed fluidizing gas containing oxygen and an inert gas has an oxygen amount of 40 to 220 Nm 3 and an inert gas amount of 450 to 3300 Nm 3 (each amount per ton of waste supplied to the fluidized bed). The fluid is supplied to the fluidized bed in order to control the temperature of the fluidized bed to 450 to 600 ° C. That is, when the oxygen amount is less than 40 Nm 3 , the fluidized bed temperature is less than 450 ° C., and when the oxygen amount is more than 220 Nm 3 , the fluidized bed temperature is more than 600 ° C. In any case, the fluidized bed temperature is 450 to 600 ° C. ℃ can not be controlled. When the amount of inert gas is more than 3300 Nm 3 , the fluidized bed temperature is lower than 450 ° C. When the amount of inert gas is less than 450 Nm 3 , the fluidized bed temperature is more than 600 ° C. In any case, the fluidized bed temperature is 450 ° C. It cannot be controlled to 600600 ° C.
[0019]
As the inert gas contained in the fluidized bed fluidized gas, the type thereof is not particularly limited, and various types can be mentioned. For example, one or more of steam, nitrogen, argon, and helium may be used. Can be mentioned.
[0020]
When gasification of organic waste is carried out, in a fluidized-bed gasifier, combustible gas containing hydrogen, carbon monoxide, and hydrocarbons, char and ash are generated. If the combustible gas, char, ash, and the like generated in the fluidized bed gasifier are subsequently introduced into the melting furnace, the char can be burned to melt the ash. At this time, the combustible gas acts as fuel for the melting furnace and is used. Exhaust gas sent from the melting furnace is recovered by a waste heat boiler and an air preheater, and then discharged to the atmosphere via an exhaust gas treatment device.
[0021]
The waste gasification method according to the present invention can be used in such a waste gasification and waste gasification step in a combustion melting process.
[0022]
In the present invention, the lower calorific value of the moisture of the waste can be obtained from the total calorific value measured by a measuring method using a bomb calorimeter for solid fuel in JIS M8814 by the following equation (1).
[0023]
H = H 0 (1-w ) -6 [9h (1-w) + w] ------------- Equation (1)
However, in the above formula (1), H: moisture lower calorific value (true calorific value) [kcal / kg], H 0 : total calorific value [kcal / kg], h: in waste material excluding water (dry) (W / w) is the mass ratio of hydrogen in the waste.
[0024]
【Example】
Examples of the present invention and comparative examples will be described below. Note that the present invention is not limited to this embodiment.
[0025]
[Example 1 and Comparative Example 1]
FIG. 4 shows an overview of a fluidized bed gasifier used for gasification of waste and a swirling flow melting furnace for melting and processing products generated in the gasifier according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention. Show.
[0026]
In FIG. 4, reference numeral 1 indicates a fluidized bed gasifier. The fluidized bed gasifier 1 is provided with a
[0027]
The fluidizing gas introduced into the
[0028]
In this way, a fluidizing gas containing oxygen and an inert gas (steam and nitrogen) is supplied as a fluidizing gas of the fluidized-bed gasifier 1, and the sand layer 5 is fluidized to form a fluidized bed. Then, the fluidized gas is continuously supplied to the fluidized bed (sand layer 5) to continuously form the fluidized bed. The fluidized bed is heated to a high temperature by the fluidized medium (sand) heated at the upper part of the hearth and heated to a high temperature.
[0029]
Along with the supply of the fluidized gas, the waste is quantitatively supplied to the fluidized bed (sand layer 5) from the waste supply port 8 located above the fluidized bed.
[0030]
Thus, the waste is heated by the fluidized bed (sand layer 5), thermally decomposed and gasified. The pyrolysis gas generated at this time is discharged from the upper pyrolysis gas discharge port 9 and introduced into the swirling
[0031]
In such gasification of wastes, wastes with a moisture lower calorific value: 2000 to 8000 kcal / kg are used as wastes to be supplied to the fluidized bed of the fluidized bed gasifier 1, and fluidized bed gasification is performed. The amount of oxygen and the amount of inert gas (steam and nitrogen) (both per ton of waste supplied to the fluidized bed) in the fluidized gas supplied to the fluidized bed of the gasification furnace 1 are varied as parameters. Was. Then, the change over time in the temperature of the fluidized bed was measured. The amount of oxygen and the amount of inert gas in the fluidized gas are, more specifically, the amount of water vapor supplied from the
[0032]
FIG. 1 shows an example of the measurement results of the change over time in the temperature of the fluidized bed, and FIG. 2 shows another example.
[0033]
FIG. 1 uses waste (garbage) having a moisture lower calorific value of about 3000 kcal / kg as a waste, and has an oxygen amount in a fluidizing gas of 270 to 550 Nm 3 and an inert gas amount of 1000 to 2100 Nm 3. (Each amount per ton of waste supplied to the fluidized bed), that is, the fluidizing gas is an oxygen amount: 270 to 550 Nm 3 and an inert gas amount: 1000 to 2100 Nm 3 (both are added to the fluidized bed. (Amount of waste per ton supplied). Except immediately after the start of the supply of the fluidizing gas, the temperature of the fluidized bed (sand layer) exceeds 600 ° C., and the average value of the temperature of the fluidized bed (sand layer) during the supply of the fluidizing gas is 640 ° C., which is also 600 ° C. Is over.
[0034]
FIG. 2 shows a case in which waste (garbage) having a lower moisture calorific value of about 3500 kcal / kg is used as a waste, and a fluidizing gas is an oxygen quantity: 140 to 190 Nm 3 and an inert gas quantity is 1200 to 1400 Nm 3 ( In each case, the amount of waste per ton supplied to the fluidized bed) is the result when supplied to the fluidized bed. The temperature of the fluidized bed (sand layer) during the supply of the fluidizing gas is in the range of 450-600 ° C., the average value of which is 552 ° C., also in the range of 450-600 ° C.
[0035]
FIG. 3 is a diagram in which the conditions (oxygen amount, inert gas amount) in the case of FIG. 1 and FIG. 2 are plotted in a relationship between the oxygen amount and the inert gas amount. That is, the relationship between the oxygen amount and the inert gas amount in the case of FIG. 1 (Comparative Example 1) and the relationship between the oxygen amount and the inert gas amount in the case of FIG. 2 (Example 1 of the present invention) are shown. The conditions in the case of FIG. 1 are plotted with Δ marks, and the conditions in the case of FIG. 2 are plotted with Δ marks (black square marks). Drawing, a region surrounded by a dotted line (----) is a region satisfying the "450~3300Nm 3 in 40~220Nm 3 and inert gas amount in the oxygen amount" is a requirement of the present invention. The conditions (oxygen amount, inert gas amount) in the case of FIG. 1 are outside the above-mentioned region, whereas the conditions (oxygen amount, inert gas amount) in the case of FIG. 2 are in the above-mentioned region.
[0036]
Under the conditions in FIG. 1 (oxygen amount, inert gas amount), the temperature of the fluidized bed (sand layer) is too high (above 600 ° C.), so that the waste can be gasified by good thermal decomposition. However, valuable metals such as aluminum are excessively oxidized, and valuable metals such as aluminum cannot be recovered in a good unoxidized state. On the other hand, under the conditions of FIG. 2 (oxygen amount, inert gas amount), the fluidized bed (sand layer) temperature is maintained at an appropriate temperature (a temperature in the range of 450 to 600 ° C.). The waste can be gasified by good thermal decomposition, and valuable metals such as aluminum can be recovered in a good unoxidized state.
[0037]
[Example 2 and Comparative Example 2]
In the above Example 1 and Comparative Example 1, the case where the conditions (the amount of oxygen and the amount of the inert gas) are plotted in FIG. 3 has been described, but also in the case of other conditions, the dotted line (----) in FIG. The fluidized bed (sand layer) temperature is maintained at an appropriate temperature (a temperature in the range of 450 to 600 ° C.) in the case of the conditions in the area surrounded by , And valuable metals such as aluminum can be recovered in a good, unoxidized state. On the other hand, under the condition outside the area surrounded by the dotted line (----), the fluidized bed (sand layer) temperature is set to an appropriate temperature (a temperature in the range of 450 to 600C). Therefore, it is difficult to gasify the waste by good thermal decomposition, and it is not possible to recover valuable metals such as aluminum in a good, unoxidized state. Failures occur.
[0038]
[Example 3 and Comparative Example 3]
In the above Examples and Comparative Examples (Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2), a fluid containing a mixed gas of steam and air, ie, oxygen and an inert gas (steam and nitrogen) as the fluidizing gas. Although the case where the liquefied gas is used has been described, a fluidized gas containing another inert gas and oxygen, such as a fluid containing one or more of nitrogen, argon, and helium, and oxygen instead of the fluidized gas, is used. Also in the case of using the liquefied gas, and also in the case of using the fluidized gas containing only oxygen and water vapor, the dotted line (----) of FIG. In the case of conditions outside the region surrounded by the circles, the fluidized bed (sand layer) temperature is not maintained at an appropriate temperature (a temperature in the range of 450 to 600 ° C.), and therefore, waste is removed by good heat. It is difficult to decompose and gasify In addition, valuable metals such as aluminum cannot be recovered in an unoxidized and good state, or both of these problems occur. On the other hand, a region surrounded by a dotted line (----) in FIG. In the case of the conditions in the above, the temperature of the fluidized bed (sand layer) is maintained at an appropriate temperature (a temperature in the range of 450 to 600 ° C.), so that the waste is gasified by good thermal decomposition. And a valuable metal such as aluminum can be recovered in a good, unoxidized state.
[0039]
In the case of a fluidizing gas containing nitrogen and oxygen, oxygen gas or air is used as an oxygen source, and nitrogen or air is used as a nitrogen source. In the case of a fluidizing gas containing argon in addition to nitrogen and oxygen, argon gas is used as the argon source, and the same oxygen source and nitrogen source as those described above are used. In the case of a fluidizing gas containing only argon and oxygen, an argon gas is used as an argon source and an oxygen gas is used as an oxygen source. In the case of a fluidizing gas containing only oxygen and water vapor, oxygen gas is used as an oxygen source.
[0040]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the gasification method of the waste which concerns on this invention, when gasifying a waste with a fluidized-bed type gasifier, the low calorific value of moisture: The waste of a high calorific value of 2000-8000 kcal / kg is fluidized bed. Even when the fluidized bed is supplied to a fluidized bed of a gasification furnace, the temperature of the fluidized bed is adjusted to an appropriate temperature (450 to 600) while maintaining the required fluidized bed flow without causing poor fluidization of the fluidized bed. ° C), and the waste can be gasified by good thermal decomposition, and valuable metals such as aluminum can be recovered in a good unoxidized state. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an example of a measurement result of a temporal change of a temperature of a fluidized bed of a fluidized-bed gasification furnace during a waste gasification treatment according to Comparative Example 1.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a measurement result of a temporal change of a temperature of a fluidized bed of a fluidized-bed gasifier during a gasification treatment of a waste according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between an oxygen amount and an inert gas amount according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
FIG. 4 shows an outline of a fluidized-bed gasification furnace used for gasification of waste and a swirling flow melting furnace for melting and processing products generated in the gasification furnace according to Examples and Comparative Examples of the present invention. It is a schematic diagram.
[Explanation of symbols]
1- Fluidized bed gasifier, 2- Dispersion plate, 3- Gas injection port, 4- Box
5--sand layer, 6-supply pipe, 7-supply pipe, 8--waste supply port,
9-pyrolysis gas outlet, 10-swirling flow melting furnace.
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002316244A JP2004150706A (en) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | Method for gasifying waste |
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JP2010236718A (en) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | Method for operating gasification melting furnace |
-
2002
- 2002-10-30 JP JP2002316244A patent/JP2004150706A/en active Pending
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