JP2006275463A

JP2006275463A - ごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法及びその製造設備

Info

Publication number: JP2006275463A
Application number: JP2005098065A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Naito; 俊一内藤
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】吸着槽の内圧を早期に大気圧にし、ごみ処理炉に使用可能な酸素ガスの回収量を向上できるごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法及びその製造設備を提供する。
【解決手段】酸素ガスの吸着剤を備える２台の吸着槽１１、１２と、この容積の１倍以上１０倍以下の容積を備え酸素ガスを貯留可能な酸素貯留用タンク１７と、これらを接続する配管１４に設けた大気開放弁１５及び酸素ガス搬送用開閉弁１６を有し、酸素ガスの吸着工程と脱着工程を吸着槽１１、１２で交互に、しかも一方の吸着槽が吸着工程のとき他方の吸着槽は脱着工程を行って、脱着工程で排出された酸素ガスをタンク１７へ供給した後ごみ処理炉１３に供給する。更に、吸着工程と脱着工程の間に、各吸着槽の内圧を均一にする予備均圧工程と、この吸着槽とタンク１７の各内圧を均一にする均圧工程と、吸着槽を大気に開放してその内圧を大気圧に近づける大気開放工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物（例えば、一般廃棄物又は各種産業廃棄物）を処理するごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法及びその製造設備に関する。

従来、例えば、都市ごみを主体とした生活系又は事業系の一般廃棄物、各種産業廃棄物、中間処理物（廃棄物を乾燥、焼却、又は破砕処理したもの）、埋立ごみ（焼却灰又はそれを一度埋立処理した後に再度掘り起こした土砂分を含むもの）、又は汚泥を、ごみ処理炉内で、乾燥、予熱、熱分解、焼却、及び溶融し、スラグ又はメタルとして取り出すごみ処理方法が知られている。
このごみ処理方法は、ごみ処理炉内に、廃棄物及び副原料（例えば、石灰石又はコークス）を投入し、ごみ処理炉の炉底部の羽口から酸素富化空気を吹き込むことにより、コークス又は熱分解によって生じた炭素質を高温の炉床で高温度で燃焼させ、ごみ処理炉への装入物を溶融スラグ化する方法である。ここで、酸素富化空気中の酸素濃度を高めることで、ごみ処理炉内で装入物を高温燃焼させ、灰分を高温で溶融できる。

この酸素富化空気の製造に際しては、圧力スイング方式（ＰＳＡ方式：ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）の酸素発生装置で回収した酸素ガスと、例えば、可燃性ガスの爆発防止に使うパージ用窒素ガスを発生させるための圧力スイング方式の窒素発生装置で回収した酸素ガスとを、空気に付加して混合する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、酸素ガス回収のための装置の運転費及び設備費を削減できる。
この窒素発生装置は、内部に酸素ガスを吸着する吸着剤を備えた実質的に同一内容積の２台の吸着槽を有している。ここで、吸着剤として、現技術で通常に使用されている活性炭を使用する場合、０．６５ＭＰａ程度の加圧状態で活性炭に酸素ガスを吸着させて分離した窒素ガスをパージ用に利用すると共に、この吸着槽内の活性炭に吸着された酸素ガスを脱着する際、この吸着槽を大気放散し、その内圧を大気圧として酸素を脱着させ、酸素富化空気に使用する酸素を回収している。このように、窒素発生装置で酸素ガスを効率的に回収するためには、酸素ガスを吸着した吸着剤を備える吸着槽の内圧を、大気圧まで落とすことが重要である。

特開２０００−３５６３４０号公報（図１）

しかしながら、前記した酸素富化空気の製造方法には、以下の問題がある。
脱着時に排気される酸素ガスの回収量を向上させるためには、吸着槽を大気開放することなく、吸着槽の内圧を減圧した後に酸素ガスを回収可能なタンクを使用して、その内圧を早期に大気圧まで減圧する必要がある。そして、酸素ガスを、ごみ処理炉の炉内圧力よりも高い圧力でごみ処理炉へ供給することにより、酸素ガスを有効利用することが可能になる。
ここで、吸着槽の吸着剤から酸素ガスを脱着するため、その内圧を大気圧に近づけようとすればするほど、酸素回収用タンクの容積を巨大にする必要がある。しかし、酸素回収用タンクの内容積を可能な限り巨大にしても、吸着槽の内圧が加圧状態で、酸素回収用タンクの槽内圧力が大気圧であれば、吸着槽の内圧を大気圧まで低下させることは困難である。
従って、窒素発生装置から酸素ガスを経済的に回収する設備を実機化することが困難であった。また、窒素発生装置で発生した窒素ガス使用量が変動することで、窒素発生装置から回収する酸素ガス量とその濃度が大きく変動することも、実用化を困難としていた問題である。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、吸着槽の内圧を早期に大気圧にし、吸着槽を有する窒素発生装置の能力を保ちながら、ごみ処理炉に使用可能な酸素ガスの回収量を向上できるごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法及びその製造設備を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法は、加圧状態にした空気中の酸素ガスを吸着剤に吸着させる吸着工程と、大気圧に近づけて前記吸着剤から酸素ガスを脱着する脱着工程とを、実質的に同一内容積の２台の吸着槽で交互に行って、しかも一方の吸着槽が前記吸着工程を行うとき他方の吸着槽は前記脱着工程を行うようにして、前記脱着工程で排出された酸素ガスを前記各吸着槽の下流側に設けられ該吸着槽の容積の１倍以上１０倍以下の容積を備える酸素貯留用タンクへ供給した後、空気と混合してごみ処理炉に供給する酸素富化空気の製造方法であって、
前記吸着工程と前記脱着工程の間に、
前記吸着工程を行った吸着槽の内圧を他の吸着槽の内圧と均一にする予備均圧工程と、
前記予備均圧工程を行った吸着槽と前記酸素貯留用タンクとを連通状態にし、その各内圧を均一にする均圧工程と、
前記均圧工程の後、前記吸着槽と前記酸素貯留用タンクとの連通状態を絶ち、該吸着槽を部分的に大気に開放して、該吸着槽の内圧を早期に大気圧に近づける大気開放工程とを有する。

また、第１の発明に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法において、前記均圧工程と前記大気開放工程の間に、前記吸着槽から前記酸素貯留用タンクにかけて残存する酸素ガスの一部又は全部を回収する残存酸素回収工程を設けることが好ましい。

前記目的に沿う第２の発明に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備は、内部に備えた吸着剤に加圧状態にした空気中の酸素ガスを吸着させる吸着工程と、内圧を大気圧に近づけて前記吸着剤から酸素ガスを脱着する脱着工程を、それぞれ交互に行う実質的に同一内容積の２台の吸着槽を有し、前記脱着工程で脱着した酸素ガスを空気と混合してごみ処理炉に供給する酸素富化空気の製造設備において、
前記各吸着槽と前記ごみ処理炉とを接続する配管には、該吸着槽の容積の１倍以上１０倍以下の容積を備え、しかも脱着された酸素ガスを貯留可能な酸素貯留用タンクが設けられ、更に前記配管の前記吸着槽から該酸素貯留用タンクへかけて、大気開放弁と酸素ガス搬送用開閉弁が順次設けられ、使用にあっては、該大気開放弁と該酸素ガス搬送用開閉弁の開閉動作により、前記吸着工程を行った前記吸着槽を、その内圧を他の吸着槽の内圧と均一にする予備均圧工程と、更に前記酸素貯留用タンクの内圧と均一にする均圧工程とを経て、大気へ開放し、その内圧を大気圧に近づける。

また、第２の発明に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備において、前記酸素貯留用タンクと前記ごみ処理炉との間には、該酸素貯留用タンク内の酸素ガスを前記ごみ処理炉へ供給する送風機が設けられていることが好ましい。

そして、第２の発明に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備において、前記配管には、前記酸素貯留用タンクを迂回する補助配管が設けられ、該補助配管の上流側端部が前記大気開放弁と前記酸素ガス搬送用開閉弁との間に接続されていることが好ましい。

請求項１及び２記載のごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法、及び請求項３〜５記載のごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備は、通常、脱着した酸素ガスを大気放散するとき、大気となる前の１０ｖｏｌ％程度の酸素ガスの酸素濃度が、１９質量％以上２０質量％以下程度まで低下する事実に着目してなされたものであり、酸素ガスの脱着を行う吸着槽を大気開放した場合でも、空気よりも酸素濃度が低い経済的に価値のない酸素ガスを捨てて、早期に吸着槽の内圧を大気圧にでき、ごみ処理炉に使用可能な酸素ガスの回収量を向上できる。また、酸素濃度が低い酸素ガスを大気放散することで、ごみ処理炉へ供給する酸素ガスの濃度を、略安定した濃度に維持できる。そして、酸素貯留用タンクの容積を吸着槽の内容積と同等以上１０倍以下にするので、酸素貯留用タンクを過剰に巨大化させることなく使用できる。

特に、請求項２記載のごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法、及び請求項５記載のごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備は、吸着槽から酸素貯留用タンクまでに残存する酸素ガスの一部又は全部を回収できるので、ごみ処理炉に使用可能な酸素ガスの回収量を更に増加でき経済的である。

請求項４記載のごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備は、酸素貯留用タンクとごみ処理炉との間に送風機を設けるので、例えば、自圧による回収が不能となった酸素貯留用タンク内の酸素ガスを、送風機によりごみ処理炉へ供給でき、より多くの酸素ガスを回収し使用できる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備の説明図、図２〜図６は本発明の一実施の形態に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法の説明図、図７は変形例に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備の説明図である。

図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備１０（以下、単に製造設備ともいう）は、実質的に同一内容積で、それぞれ空気中の酸素ガスを吸着する活性炭（吸着剤の一例）を内部に備える２台の吸着槽１１、１２を有し、活性炭に加圧状態にした空気中の酸素ガスを吸着させる吸着工程と、内圧を大気圧に近づけて活性炭から酸素ガスを脱着する脱着工程を、吸着槽１１、１２でそれぞれ交互に行い、しかも吸着槽１１（吸着槽１２）が吸着工程を行っているときには、吸着槽１２（吸着槽１１）では脱着工程を行うようにし、脱着工程で脱着した酸素ガスを空気に混合してごみ処理炉１３に供給する設備である。そして、各吸着槽１１、１２とごみ処理炉１３とを接続する酸素用供給管（配管の一例）１４に、大気開放弁１５、酸素ガス搬送用開閉弁１６、及びレシーバタンク（酸素貯留用タンクの一例）１７が設けられている。以下、詳しく説明する。

製造設備１０は、従来公知の圧力スイング方式の窒素発生装置１８と酸素発生装置１９を有しており、この窒素発生装置１８に２台の吸着槽１１、１２が設けられている。
各吸着槽１１、１２には、外部から吸着槽１１、１２内へ空気を供給する空気用供給管２０が接続され、空気用供給管２０は、空気用供給主管２１と、空気用供給主管２１から二股に分岐した空気用供給支管２２、２３とからなる。空気用供給支管２２、２３にそれぞれ設けられた開閉弁２４、２５の開閉動作により、各吸着槽１１、１２への空気の供給又は停止が可能になる。なお、空気用供給主管２１には、上流側から下流側へかけて、空気圧縮機、ドライヤ（即ち、除湿器）、エアフィルター（即ち、集塵機）、及び油分除去機が設けられ、例えば、０．６５ＭＰａ程度の加圧状態にした清浄な空気を、各吸着槽１１、１２へ供給可能な構成となっている。

また、各吸着槽１１、１２には、吸着槽１１、１２内の活性炭で空気中の酸素ガスを除去した後の窒素ガス（濃度が例えば９９質量％）を搬送する窒素用搬送管２６が接続され、この窒素用搬送管２６の二股に分岐した窒素用搬送支管２７、２８に開閉弁２９、３０が設けられている。この各開閉弁２９、３０の開閉動作により、各吸着槽１１、１２からの窒素ガスの搬送が可能になる。
なお、窒素ガスの濃度は、窒素用搬送管２６の窒素用搬送支管２７、２８が合流する窒素用搬送主管３１に設けられた酸素センサー３２で、酸素ガス濃度を検出することにより、計測可能になっている。

そして、各吸着槽１１、１２には、吸着槽１１、１２内の活性炭で回収した酸素ガス（濃度が例えば、１９質量％以上４０質量％以下で、平均３４質量％程度）をごみ処理炉１３側へ供給する酸素用供給管１４が接続され、この酸素用供給管１４の二股に分岐した酸素用供給支管３３、３４にそれぞれ開閉弁３５、３６が設けられている。この各開閉弁３５、３６の開閉動作により、各吸着槽１１、１２から交互に排出される酸素ガスの搬送が可能になる。
なお、酸素用供給管１４には、酸素用供給管１４内の圧力を検出する圧力センサー３７と、酸素濃度を検出する酸素センサー３８がそれぞれ設けられている。

この酸素用供給管１４の酸素用供給支管３３、３４が合流する酸素用供給主管３９には、吸着槽１１、１２側からごみ処理炉１３側へかけて、大気開放弁１５、酸素ガス搬送用開閉弁１６、酸素ガスを貯留するレシーバタンク１７、及びレシーバタンク１７内の酸素ガスをごみ処理炉１３へ供給するブロワ（送風機の一例）４０が、順次設けられている。
レシーバタンク１７は、吸着槽１１の容積（例えば、１．５ｍ³ 以上３ｍ³ 以下程度）の１倍以上１０倍以下の容積を備えている。ここで、レシーバタンク１７の容積を規定した理由について説明する。

図８に吸着槽内のガスを大気放散したときの一例を示す。なお、縦軸は放散するガス中の酸素ガス濃度を示し、横軸は放散時間を示す。また、図９に、累積放散ガス量と経過時間との関係を示す。
図８及び図９に示すように、吸着槽を大気放散又は巨大なレシーバタンクに放散するとき、この酸素ガス濃度は、排出初期において４０質量％程度であったが、排出終期（放散時間８秒後）の１０ｖｏｌ％程度では、酸素ガス濃度が１９質量％以上２０質量％以下程度に低下することが分かった。
そのため、脱着酸素ガスを吸着槽の排気後半で大気開放し放散しても、経済的にデメリットを生じないことが分かった。
このことから、レシーバタンクを理論上無限大としなければ、吸着槽の内圧を大気圧まで低下できなかったものを、図９に示すデータに基づき、吸着槽の容積の１０ｖｏｌ％程度の低濃度酸素ガスを捨てることで、初めて素早く吸着槽の内圧を大気圧近くとし、脱着開始可能にできることを確認できた。それゆえ、窒素発生装置の能力を低下させることなく、排気酸素ガスを利用できることとなる。
このような事実から、図１０に示すように、吸着槽の排気できる容積の１０倍のレシーバタンクを有すれば、その経済効果を十分享受できることになる。一方、レシーバタンクの容積が吸着槽の容積の１倍未満の場合、酸素ガス回収率が約５０質量％未満になり、経済性が良好でないため、これを下限とした。

また、各吸着槽１１、１２に接続される窒素用搬送管２６の窒素用搬送支管２７と窒素用搬送支管２８との間、及び空気用供給管２０の空気用供給支管２３と酸素用供給管１４の酸素用供給支管３３との間には、各吸着槽１１、１２を相互に連通する連通配管４１、４２が接続され、この連通配管４１、４２に開閉弁４３、４４が設けられている。
これにより、酸素用供給管１４、空気用供給管２０、及び窒素用搬送管２６に設けられた各開閉弁２４、２５、２９、３０、３５、３６を閉状態とし、各連通配管４１、４２に設けられた開閉弁４３、４４を開状態とすることで、各吸着槽１１、１２内でのガスの相互移動が可能になる。
以上に示した製造設備１０の開閉弁２４、２５、２９、３０、３５、３６、大気開放弁１５、及び酸素ガス搬送用開閉弁１６の開閉動作は、制御部（図示しない）により動作する。

一方、酸素発生装置１９は、内部に窒素ガスを吸着するゼオライトを備える窒素を吸着する槽（図示しない）を有しており、回収した酸素ガスを低圧酸素圧縮機を用いて圧縮した後、酸素富化装置４５に供給している。この酸素富化装置４５には、前記した窒素発生装置１８から回収した酸素ガスと、送風機（押し込み送風機ともいう）４６で送風される空気も供給され、これらのガスを、酸素ガス濃度がごみ処理炉１３に必要な所定の濃度になるように混合した後、ごみ処理炉１３の羽口４７へ供給している。
なお、送風機４６で送風される空気の一部は、流量制御弁（図示しない）により、酸素富化装置４５を通過することなく、ごみ処理炉１３へ直接供給されている。

続いて、本発明の一実施の形態に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法について説明する。
ごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法は、加圧状態にした空気中の酸素ガスを活性炭に吸着させる吸着工程と、大気圧に近づけて活性炭から酸素ガスを脱着する脱着工程とを２台の吸着槽１１、１２で交互に行って、しかも一方の吸着槽が吸着工程を行っているとき、他方の吸着槽は脱着工程を行うようにして、脱着工程で排出された酸素ガスを交互に排出して空気と混合し、ごみ処理炉１３に供給する方法である。以下、表１及び図２〜図６を参照しながら説明する。

まず、吸着槽１１で吸着工程を行い、吸着槽１２で脱着工程を行う。
図２に示すように、吸着工程では、制御部により、開閉弁２４、２９を開状態にし、開閉弁２５、３５、４３、４４を閉状態にして、０．６５ＭＰａに圧縮し清浄にした空気を、空気用供給支管２２を介して吸着槽１１へ供給することで、吸着槽１１内の活性炭に酸素ガスを吸着させる。これにより、空気中から酸素ガスが除去され、窒素ガスを回収できる。なお、この窒素ガスは、窒素用搬送主管３１に設けられた貯留タンク（図示しない）へ貯留しながら使用される。
一方、脱着工程では、制御部により、酸素ガス搬送用開閉弁１６及び開閉弁３６を開状態にし、大気開放弁１５及び開閉弁３０を閉状態にして、内圧を大気圧とした吸着槽１２で、酸素ガスを活性炭から脱着しながらレシーバタンク１７へ貯留し、自圧又はブロワ４０により酸素富化装置４５へ送る。
なお、この吸着及び脱着工程は、例えば、各吸着槽１１、１２の規模、活性炭の吸着能力に応じて、３０秒以上１８０秒以下程度（ここでは９３秒）行う。

次に、吸着工程後の吸着槽１１と、脱着工程でレシーバタンク１７へ酸素ガスを排出した吸着槽１２との内圧を実質的に均一にする予備均圧工程を行う。
図３に示すように、予備均圧工程では、制御部により、閉状態だった開閉弁４３、４４を開状態にし、開状態だった開閉弁２４、２９、３６を閉状態にして、吸着槽１１と吸着槽１２とを各連通配管４１、４２を介して連通させ、各吸着槽１１、１２の内圧の均一化（０．３２５ＭＰａ）を図る。このとき、貯留タンクに貯留された窒素ガスは、下流側へ供給してごみ処理炉１３のパージ用窒素ガスとして使用する。
これにより、脱着工程が終了した吸着槽１２の内圧を、大気圧よりも加圧状態にでき、加圧状態にするためのエネルギーを低減でき経済的である。また、製品側配管内を窒素リッチガスで置換し、製品窒素の純度を上げることができる。
この予備均圧工程は、例えば、３秒以上１０秒以下程度（ここでは７秒）行う。

予備均圧工程が終了した後は、吸着槽１１とレシーバタンク１７の各内圧を均一にする均圧工程を行う。
図４に示すように、均圧工程では、制御部により、閉状態だった開閉弁３５を開状態にし、開状態だった開閉弁４３、４４を閉状態にして、吸着槽１１とレシーバタンク１７とを連通状態にし、その内圧の均一化（０．０７６ＭＰａ：例えば、吸着槽２．９ｍ³ 、レシーバタンク：１０ｍ³ のとき）を図る。このとき、レシーバタンク１７に貯留された酸素ガスは、下流側へ供給して使用する。
これにより、吸着槽１１を大気開放することなく、内圧を更に低下できる。
この均圧工程は、例えば、３秒以上７秒以下程度（ここでは５秒）行う。

均圧工程が終了した後は、図５に示すように、吸着槽１１のみを大気に開放して、その内圧を大気圧に近づける大気開放工程を行う。
即ち、大気開放工程では、制御部により、閉状態だった大気開放弁１５を開状態にし、開状態だった酸素ガス搬送用開閉弁１６を閉状態にして、吸着槽１１とレシーバタンク１７との連通状態を絶ち、吸着槽１１のみを大気に開放する。なお、吸着槽１１の内圧は、大気圧であることが好ましいが、活性炭から酸素ガスが脱着できる圧力であれば、大気圧に対して加圧状態又は減圧状態であってもよい。このとき、貯留タンクに貯留された窒素ガスは、下流側へ供給して使用する。
これにより、酸素濃度が低い酸素ガスを短時間で大気へ放散できるので、酸素富化装置４５へ供給する酸素ガス濃度のばらつき幅を小さくできる。また、このように選択的又は部分的に大気放散を行うことで、レシーバタンクを過剰に巨大化することなく、吸着槽１１の内圧を大気圧近傍に早期に落とすことができる。そのため、早期に脱着工程へ移れることで、窒素発生装置１８の能力低下を防げる。
この大気開放工程は、例えば、３秒以上１０秒以下程度（ここでは５秒）行う。
また、この大気開放工程のとき、他方の吸着槽１２は、制御部により、開閉弁２５、３０を閉状態から開状態にして、吸着工程を行う。

大気開放工程が終了した後は、図６に示すように、吸着槽１１で脱着工程を行い、吸着槽１２で引き続き吸着工程を行う。
即ち、吸着槽１２の吸着工程では、０．６５ＭＰａに圧縮し清浄にした空気を、空気用供給支管２３を介して吸着槽１２へ供給することで、吸着槽１２内の活性炭に酸素ガスを吸着させる。
一方、吸着槽１１の脱着工程では、制御部により、閉状態だった酸素ガス搬送用開閉弁１６を開状態にし、開状態だった大気開放弁１５を閉状態にして、レシーバタンク１７の酸素ガスを、自圧又はブロワ４０により酸素富化装置４５へ送る。このとき、内圧を大気圧とした吸着槽１１は、残りの酸素ガスを活性炭から脱着しながら、レシーバタンク１７のラインへと送られる。

そして、吸着工程後の吸着槽１２と、脱着工程でレシーバタンク１７へ酸素ガスを排出した吸着槽１１との内圧を実質的に均一にする予備均圧工程を行う（図３参照）。

以上に示したように、各吸着槽１１、１２で、吸着工程を行った後、予備均圧工程、均圧工程、大気開放工程、脱着工程、及び予備均圧工程を経て、再び吸着工程へ戻るサイクルを繰り返し実施することで、窒素ガスを製造し、かつその排酸素ガスも回収できる。
なお、吸着槽内の酸素ガスは、脱着工程以外に、予備均圧工程、均圧工程、及び大気開放工程のいずれか１又は２以上で回収することも可能であり、回収した酸素ガスは、酸素富化装置４５に供給される。このとき、酸素発生装置１９の低圧酸素圧縮機のモータをインバータ制御とし、濃度が９０質量％の酸素ガスと送風機４６からの空気で、窒素発生装置１８から回収する酸素ガスの濃度と量の変動を制御することもできる。これにより、酸素富化空気中の酸素濃度のばらつきを抑制でき、ごみ処理炉１３の安定操業が可能になる。

また、ごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備１０には、図１の一点鎖線で示すように、酸素用供給管１４に、レシーバタンク１７を迂回する補助配管４８を設けることも可能である。この補助配管４８の上流側端部は、大気開放弁１５と酸素ガス搬送用開閉弁１６との間に接続され、補助配管４８の下流側端部は、レシーバタンク１７とブロワ４０との間に接続される。なお、この補助配管４８には、開閉弁４９が設けられている。
これにより、前記した均圧工程を行った後に、表２に示す残存酸素回収工程をＴ１秒（例えば、２秒以上１０秒以下程度：ここでは４秒）行い、更に大気開放工程をＴ２秒（例えば、２秒以上１０秒以下程度：ここでは４秒）行うことができる。

残存酸素回収工程では、制御部により、均圧工程で開状態だった酸素ガス搬送用開閉弁１６を閉状態にし、また補助配管４８の開閉弁４９を開状態にして、吸着槽１１内及び酸素用供給管１４内に残存する酸素ガスを酸素富化装置４５へ、レシーバタンク１７を迂回して供給する。なお、この酸素ガスの供給に際しては、ブロワ４０を使用することも、また図１に示すように、ブロワ４０を迂回するバイパス配管５０設け、このバイパス配管５０に取付けた開放弁５１を開状態にすることで、自圧により行うこともできる。更に、ブロワ４０及びバイパス配管５０を設けることなく、酸素ガスの供給を自圧により行うこともできる。
この残存酸素回収工程が終了した後、図５に示すように、制御部により、閉状態だった大気開放弁１５を開状態にし、開状態だった開閉弁４９を閉状態にして、吸着槽１１とレシーバタンク１７との連通状態を絶ち、吸着槽１１のみを大気に開放する大気開放工程を行う。

なお、ごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備は、図７に示すように、酸素用供給管１４の下流側端部を酸素富化装置４５に接続することなく、酸素発生装置１９と低圧酸素圧縮機との間に接続することも可能である。この場合、レシーバタンク１７の下流側の酸素用供給管１４に開閉弁５２を設ける。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明のごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法及びその製造設備を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、レシーバタンク内の酸素ガスをごみ処理炉側へ供給するブロワを設置した場合について説明したが、ブロワを設けることなく、酸素ガスの自圧により、酸素ガスをごみ処理炉側へ供給することも可能である。
そして、前記実施の形態においては、酸素ガスの吸着工程と脱着工程を交互に行う２台の吸着槽を使用して、酸素ガスを交互にごみ処理炉へ供給した場合に説明したが、この対となる吸着槽を複数設け、各吸着槽からごみ処理炉へ酸素ガスを供給することもできる。

本発明の一実施の形態に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備の説明図である。本発明の一実施の形態に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法の吸着工程及び脱着工程の説明図である。同ごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法の予備均圧工程の説明図である。同ごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法の均圧工程の説明図である。同ごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法の大気開放工程及び吸着工程の説明図である。同ごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法の脱着工程及び吸着工程の説明図である。変形例に係るごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備の説明図である。吸着槽内のガスを大気放散したときの説明図である。累積放散ガス量と経過時間との関係を示す説明図である。酸素ガス回収率と容積比との関係を示す説明図である。

符号の説明

１０：ごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備、１１、１２：吸着槽、１３：ごみ処理炉、１４：酸素用供給管（配管）、１５：大気開放弁、１６：酸素ガス搬送用開閉弁、１７：レシーバタンク（酸素貯留用タンク）、１８：窒素発生装置、１９：酸素発生装置、２０：空気用供給管、２１：空気用供給主管、２２、２３：空気用供給支管、２４、２５：開閉弁、２６：窒素用搬送管、２７、２８：窒素用搬送支管、２９、３０：開閉弁、３１：窒素用搬送主管、３２：酸素センサー、３３、３４：酸素用供給支管、３５、３６：開閉弁、３７：圧力センサー、３８：酸素センサー、３９：酸素用供給主管、４０：ブロワ（送風機）、４１、４２：連通配管、４３、４４：開閉弁、４５：酸素富化装置、４６：送風機、４７：羽口、４８：補助配管、４９：開閉弁、５０：バイパス配管、５１、５２：開放弁

Claims

加圧状態にした空気中の酸素ガスを吸着剤に吸着させる吸着工程と、大気圧に近づけて前記吸着剤から酸素ガスを脱着する脱着工程とを、実質的に同一内容積の２台の吸着槽で交互に行って、しかも一方の吸着槽が前記吸着工程を行うとき他方の吸着槽は前記脱着工程を行うようにして、前記脱着工程で排出された酸素ガスを前記各吸着槽の下流側に設けられ該吸着槽の容積の１倍以上１０倍以下の容積を備える酸素貯留用タンクへ供給した後、空気と混合してごみ処理炉に供給する酸素富化空気の製造方法であって、
前記吸着工程と前記脱着工程の間に、
前記吸着工程を行った吸着槽の内圧を他の吸着槽の内圧と均一にする予備均圧工程と、
前記予備均圧工程を行った吸着槽と前記酸素貯留用タンクとを連通状態にし、その各内圧を均一にする均圧工程と、
前記均圧工程の後、前記吸着槽と前記酸素貯留用タンクとの連通状態を絶ち、該吸着槽を部分的に大気に開放して、該吸着槽の内圧を大気圧に近づける大気開放工程とを有することを特徴とするごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法。
請求項１記載のごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法において、前記均圧工程と前記大気開放工程の間に、前記吸着槽から前記酸素貯留用タンクにかけて残存する酸素ガスの一部又は全部を回収する残存酸素回収工程を設けることを特徴とするごみ処理炉用酸素富化空気の製造方法。
内部に備えた吸着剤に加圧状態にした空気中の酸素ガスを吸着させる吸着工程と、内圧を大気圧に近づけて前記吸着剤から酸素ガスを脱着する脱着工程を、それぞれ交互に行う実質的に同一内容積の２台の吸着槽を有し、前記脱着工程で脱着した酸素ガスを空気と混合してごみ処理炉に供給する酸素富化空気の製造設備において、
前記各吸着槽と前記ごみ処理炉とを接続する配管には、該吸着槽の容積の１倍以上１０倍以下の容積を備え、しかも脱着された酸素ガスを貯留可能な酸素貯留用タンクが設けられ、更に前記配管の前記吸着槽から該酸素貯留用タンクへかけて、大気開放弁と酸素ガス搬送用開閉弁が順次設けられ、使用にあっては、該大気開放弁と該酸素ガス搬送用開閉弁の開閉動作により、前記吸着工程を行った前記吸着槽を、その内圧を他の吸着槽の内圧と均一にする予備均圧工程と、更に前記酸素貯留用タンクの内圧と均一にする均圧工程とを経て、大気へ開放し、その内圧を大気圧に近づけることを特徴とするごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備。
請求項３記載のごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備において、前記酸素貯留用タンクと前記ごみ処理炉との間には、該酸素貯留用タンク内の酸素ガスを前記ごみ処理炉へ供給する送風機が設けられていることを特徴とするごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備。
請求項３及び４のいずれか１項に記載のごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備において、前記配管には、前記酸素貯留用タンクを迂回する補助配管が設けられ、該補助配管の上流側端部が前記大気開放弁と前記酸素ガス搬送用開閉弁との間に接続されていることを特徴とするごみ処理炉用酸素富化空気の製造設備。