JP2008540081A - 熱分解及び関連プラントによる廃棄物処理のための統合プロセス - Google Patents

Abstract

熱エネルギーの回収を伴う固体廃棄物処理用、詳細には都市固体廃棄物のプロセスにおいて、一方で、エネルギー収量を改良し、他方で、廃棄物投棄場に送られる使用不能な固体残留物の量を削減するために修正された一般の熱分解プロセスに基づくプロセスであって、使用不能な固体廃棄物が初期残留物の全重量の１０から１５％に制限されるプロセスを提供すること。プロセス及び関連プラントは、３つの固体部分への予備的分離を備えた、入ってくる廃棄物の強化された処理を含み、３つの固体部分の第１のものは、予備的乾燥ステップに分離してさらされ、第３のものはさらなる破砕を受ける。プロセス及び関連プラントは、熱分解コークスからエネルギーを回収するための区画も含み、熱分解コークスは合成ガスのさらなる量の生成を伴う熱化学処理にさらされる。

Description

本発明は、熱分解及び関連プラントによる廃棄物処理ための統合プロセスに関する。より詳細には、本発明は、熱エネルギーの回収を伴う固体廃棄物、詳細には都市固体廃棄物の処理のための方法に関し、その方法が、一方で、プロセスのエネルギー収量を改良し、他方で、破棄物投棄場に送られる使用不能な固体残留物の量を削減するために、適切に修正された一般的熱分解プロセスを活用する。

知られているように、固体破棄物、特に、家庭の固体廃棄物及び市場、店及び小さな手工業の作業場からの不良品及び包装の形状の商用の廃棄物を一般に含む、地方自治共同体によって生成され、収集された破棄物は、従来から、屋外又は地下の廃棄用の埋立地に送られ又は焼却炉に送られてきた。特にあまり工業化されていない国で、今なお最も広く広がっている廃棄物の処分の第１の形は、環境への影響に関して、常に極端に侵入的である。第１に、廃棄物を地面に直接堆積させること、及びその結果として生ずる大気作用物質及び気候条件への暴露は、廃棄物に含まれる溶解可能な物質の継続した浸出、及び土の中へのそれらの浸潤、並びに望ましくない生物学的プロセスの発展を含むので、その計画は、敷地の位置の選択及び準備に特別の注意を必要とする。実際に、埋立地の下に適切な保護の防水の裏張がないことが、しばしば地下の帯水層に深刻な汚染の問題を起こす。

それは燃焼煙道ガス用の処理システムの設立を含むので、固体廃棄物の焼却の従来の解法は、明らかにより費用がかかり、これらのシステムが適切に設計又は管理されない場合には、それは大気汚染の相当のリスクを含む。

鉱油の貯えの欠乏と共に、増大する電力に対する需要が、従来のものでない、いわゆる「再生可能な」源から電気エネルギーを生成することができる新しい技術の探索に向けて国際社会をかじとりしている。継続して生成される物質であり、且つ（いくつか再利用可能な成分を再生利用することを除いて）その唯一の可能な行き先が最終的な廃棄であるというその物質の特徴があるので、これらの中に、廃棄物も存在する。より最近の環境法律は、廃棄物を、前に処理をすることなく、廃棄物の廃棄地に、もはや直接廃棄してはならないと考えることもまた心にとめておかなければならない。

上のことを考慮すると、石油、天然ガス、可燃性油又は石炭などの従来の燃料の使用を削減することによって、並びに埋立地の使用を最小限に抑えることによって、専用プラントにおいて燃料としての廃棄物を使用することは、環境保護に関して、及びエネルギーの節約の両方に関して、非常に都合のよい選択であることは明らかである。

現在、２つの知られているタイプの廃棄物からエネルギーを生成する従来の「廃棄物からエネルギー」プラントがある。１つの種類は、蒸気タービンによる電気生成を備える蒸気発生機を起動するために、廃棄物の燃焼から出される熱の回収がある焼却施設から構成される「熱の維持安定」プラントである。「ガス化」プラントとして知られている他のタイプも、専用の構造物に生成される廃棄物から取り出される燃料によって供給されるが、ここでは、燃料は燃焼されないが、エネルギーを生成でき、又は化学合成の基礎となり得るガス状のフィーダ燃料に変換される。両方の場合、現在のプラント構成でのプロセスは、処理される廃棄物の重量の平均で５０％である廃棄生成物をなお生成する。

これらに沿って、一般的な流れとして、廃棄物の予備的処理フェーズに続いて、適切な温度条件と時間で反応機の中で実行される廃棄物熱分解フェーズを含み、その結果として、ガスの流れ（熱分解ガス）及び固体残留物（熱分解コークス）の生成がもたらされる通常、「熱分解」と呼ばれる固体廃棄物処理プロセスの増大する考察がある。反応条件で、様々な廃棄物成分が水分を失い、解重合し、分解し、ますますより小さい分子量の生成物を生み出し、揮発性でガス状の生成物へと進展し、固体残留物は炭素質物質に濃縮される。始めの廃棄物の成分に加えて、熱分解ガス及びコークスの成分は、熱分解が起こる反応機のタイプ並びに動作条件、具体的には反応時間及び温度に依存する。

固体廃棄物の従来の熱分解プロセスは、−最終生成物として−一方で、他のプロセスと同じ方法でそこからエネルギーが回収されるガスの流れ（熱分解ガス）と、他方で、大体、廃棄物の廃棄場に送られる固体残留物−熱分解コークス−を生み出す。通常の発電所で燃焼されるには高すぎる汚染含有物（特に硫黄を含む）をもつので、始めの固体廃棄物の供給の重量の平均で３０％の割合を占める固体残留物は、通常の石炭の供給に対して、非常に少量を混合される場合においてのみ、例えば、石炭だきの発電所で、燃料として使用することもできる。

エネルギー収量を改良し、後で処理される残留物の量を削減するために、エネルギーの回収を最大限に推進し、得られる固体残留物の量を最小に抑えるための熱分解と燃焼の組み合わせ、又は熱分解及びガス化に、様々に基づいた、熱分解による従来の固体廃棄物処理プロセスのいくつかの変形が考案されてきた。

都市固体廃棄物の処理のためにＳｉｅｍｅｎｓ ＫＷＵ（ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ−ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｋ．Ｊ．Ｔｈｏｍｅ−Ｋｏｚｍｉｅｎｓｋｉ、Ｔｈｅｒｍｉｓｃｈｅ Ａｂｆａｌｌｂｅｈａｎｄｌｕｎｇ、ＥＦ−Ｖｅｒｌａｇ ｆｕｒ Ｅｎｅｒｇｉｅ−ｕｎｄ Ｕｍｗｅｌｔｔｅｃｈｎｉｋ、Ｂｅｒｌｉｎ、１９９４）によって開発されたこれらの変形の１つは、実質的に、すべての固体残留物を除去するように、熱分解フェーズと、固体残留物と、熱分解によって得られたガスの流れとの両方のそれに続いて起こる高温燃焼フェーズとを組み合わせる。熱分解−燃焼プロセスは、最大の大きさが約２００ｍｍに達するまで廃棄物全体を破砕する予備的フェーズを考慮する。この廃棄物は、可能な限り、供給の一貫性を調整するために、下水システムからくる汚泥に組み込まれ、すべてが、次に熱分解ガス及び炭素質固体残留物の生成を伴う従来タイプの回転ドラム熱分解反応機の中で処理され、炭素質固体残留物からは、鉄物質及びガラス質残留物のような回収可能な物質が分離される。金属及びガラス質成分を除去された熱分解ガスと炭素質残留物の両方は、一緒にされ、高温燃焼室で燃焼されて、蒸気ボイラを介して熱電気エネルギーを生成する。

熱分解によって廃棄物固体を処理する従来のプロセスのために提案され、「Ｔｈｅｒｍｏｓｅｌｅｃｔ ｐｒｏｃｅｓｓ」（Ｆ．Ｊ．Ｓｃｈｗｅｉｔｚｅｒ ｅｄ．、Ｔｈｅｒｍｏｓｅｌｅｃｔ−Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ、ｚｕｒ Ｅｎｔ−ｕｎｄ Ｖｅｒｇａｓｕｎｇ ｖｏｎ Ａｂｆａｌｌｅｎ、ＥＦ−Ｖｅｒｌａｇ ｆｕｒ Ｅｎｅｒｇｉｅ−ｕｎｄ Ｕｍｗｅｌｔｔｅｃｈｎｉｋ、Ｂｅｒｌｉｎ、１９９４）と呼ばれる変形の別のものは、始めの体積の約１０％にまで、油圧圧縮によって前にコンパクトにされた固体廃棄物の乾燥、部分的熱分解及びガス化の処理を、脱ガス化及び熱分解のトンネルを出たときすぐに、熱分解から得られる固体生成物のガス化の処理に組み合わせる。脱ガス化及び熱分解のトンネルは、回転ドラムではなく、その中で熱分解が完了し、得られた熱分解コークスのガス化が起こる、円筒形で垂直の軸をもつ高温反応機の内部に直接開くことで終わる長方形の断面をもつチャネルである。高温反応機の上部区画から排出された合成ガスは望ましい生成物で構成され、引きずられた固体粒子の急冷及び分離並びにフィルタリングの必要な操作を経た後で、エネルギーを生成するために又はガス生成物の合成に使用することができる。高温ガス化反応機の下部区画から、溶けた形状で鉱物及び金属成分のみが排出される。

固体廃棄物を処理するためのプロセスとして提案され、その中で熱分解フェーズがガス化フェーズと結合される第３の変形は、「Ｎｏｅｌｌ ｐｒｏｃｅｓｓ」（Ｊ．Ｃａｒｌ、Ｐ．Ｆｒｉｔｚ ｅｄｓ．、ＮＯＥＬＬ−Ｋｏｎｖｅｎｒｓｉｏｎｓ−ｖｅｒｆａｈｒｅｎ ｚｕｒ Ｖｅｒｗｅｒｔｕｎｇ ｕｎｄ Ｅｎｔｓｏｒｇｕｎｇ ｖｏｎ Ａｂｆａｌｌｅｎ、ＥＦ−Ｖｅｒｌａｇ ｆｕｒ Ｅｎｅｒｇｉｅ−ｕｎｄ Ｕｍｗｅｌｔｔｅｃｈｎｉｋ、Ｂｅｒｌｉｎ、１９９４）として知られているものであり、固体廃棄物が最初に、５０ｍｍより小さい破片に破砕されて、可能な限り、予備的乾燥フェーズを経て、それから水平軸を備える回転ドラムタイプの熱分解反応機に供給される。熱分解反応機は、金属材料から精製される熱分解コークスからなる固体を生成し、次にその固体は粉砕機に送られ、熱分解ドラムからのガスと共に、垂直軸の噴流床ガス化炉に適した供給物を作るのに必要な適切な大きさに挽かれる。この場合も、熱分解ガス及びコークスは、熱分解の後で、ガス化フェーズを経るために、また再結合され、したがって、溶けた細かい粒子の適切な分離後で、凝縮して、固体粒子並びに合成ガス（ｓｙｎｇａｓ）を引きずり、エネルギーの生成又はガス生成物の合成に使用される。

前述の従来技術を根拠として、したがって、本発明の目的は、固体廃棄物処理、それに限定するわけではないが、特に、特別の自治体のサービスを介して通常都市固体廃棄物（ＭＳＷ）として収集される廃棄物の処理のための統合システムを提供することであり、そのプロセスは、従来の熱分解プロセスを改良した方法で使用し、それを適切に、熱分解から得られる炭素質残留物のガス化操作と組み合わせる。したがって、これらの残留物が、石炭だき発電所で使用される石炭に少量混ぜてフィード物質として都合よく使用できない場合には、プロセスは、埋立地に送られなければならない最終固体廃棄物の量を著しく削減することが意図される。本発明のさらなる目的は、簡単な構成でありながら、複雑な管理は必要なく、プロセス自体の全体のエネルギー収量、特に熱分解ガス及び得られる合成ガス（ｓｙｎｇａｓ）の発熱量の増大を可能にする固体廃棄物の処理のための改良されたプロセスを提供することである。

この目的のために、本発明は２つの基本的変形を、熱分解による廃棄物処理用の従来のプロセスに採用することを提案する。
・廃棄物のタイプ及び大きさによる３つの特定の部分へのこの廃棄物の予備的な分離を伴う、入ってくる廃棄物のより向上した処理：別に予備的乾燥フェーズにさらされる、より小さい大きさでより水分（主に有機物の残留物からなる）を含む第１部分；
・エネルギー回収のために、熱分解ガスに後で追加されるさらなるガス（合成ガス）の量の生成を伴い、そのような部分が、回転ドラムタイプの特別の反応機（すなわち、前の熱分解フェーズが実行されたのと実質的に類似したタイプの反応機）内のガス化の熱化学処理にさらされる、熱分解によって生成されたコークスからのエネルギー回収の追加フェーズ。

本発明の提案によって操作することにより、一方で、それを平均で２５から３０％にとることによって、廃棄物の水分含有量が標準化され、したがって、生成される熱分解ガスの熱生成能力を向上させ、他方で、熱分解コークスのガス化によって生成された合成ガスが、熱分解ガスのために設けられたのと同じ燃焼室で燃焼されるので、より大きな熱及び電気の収量がプラントによって得られる。すでに言及したように、熱エネルギーに関する利点に加えて、（ｔｈｅ Ｗａｓｔｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ又はＷＡＬＴＥＲプロセスと呼ばれる）本発明によって動作するプラントは、従来の方法で動作する熱分解プラントの３０％から、提案されたプロセスにより動作するプラントで得ることができる１０から１５％に、プロセスの残留物の生成を相当に削減することができる。

したがって、本発明は、少なくとも一部は都市固体廃棄物からなる固体廃棄物の熱分解による処理用のプロセスにおいて、処理される廃棄物が熱分解ガスの流れ及び本質的に熱分解コークスからなる炭素質固体残留物の生成を伴う熱分解ステージを、１つ又は複数の回転ドラム反応機の内部で受けるプロセスであって、処理される前記廃棄物が、少なくとも２つの部分へと予備的に分離され、他の廃棄物部分と共に、前記熱分解ステージに供給される前に、より小さい粒子の大きさでより多い水分含有量のそのうちの第１部分が、１つ又は複数の回転ドラム乾燥機の中で予備的な乾燥ステップを受けること、並びに、熱エネルギーの生成を伴うエネルギー回収ステージに供給されるために、その後で前記熱分解ガスの流れに加えられる合成ガス（ｓｙｎｇａｓ）部分をさらに回収するために、熱分解ステージから得られた前記炭素質固体廃棄物が、ガス化ステップにさらにさらされ、前記ガス化ステップの固体残留物が、全体プロセスの最終廃棄物質を実質的に示すことを特徴とするプロセスを特別に提供する。

好ましくは、前記処理される廃棄物が、より小さい粒子の大きさで、より多くの水分含有量の前記第１部分、及び第１部分より大きい粒子の大きさの第２乾燥部分に加えて、他の廃棄物部分と共に、前記熱分解ステージに供給される前に、その大きさを第２部分と均一化するために予備的破砕ステップにさらされる、乾燥し第２のものよりさらに粗い大きさの第３部分も含む予備的に３つの部分に分離される。

より小さい粒子の大きさで、より多くの水分含有量の第１部分は、８０ｍｍより小さい大きさと、５５％から６０％の間を変動する初期の湿度とをもち、一方、前記予備的乾燥ステップの後で、残留湿度は２０から２５％である。この第２乾燥部分は、通常、８０ｍｍから３００ｍｍの間を変動する大きさをもち、一方、より粗い大きさの第３乾燥部分は、３００ｍｍより大きい始めの大きさをもつ。

本発明の好ましい実施例によれば、第１廃棄物部分の予備的乾燥は、前記１つ又は複数の回転ドラム乾燥機内の加熱流体として、前記熱エネルギー生成ステージで排出された蒸気を使用することによって実行される。

また、本発明によれば、エネルギーの生成を伴うエネルギー回収ステージが、前記熱分解ガスの流れ及び前記合成ガス（ｓｙｎｇａｓ）の流れを、蒸気ボイラのパイプを加熱するために使用される熱の生成を伴う燃焼室内部の燃焼にさらすことによって実行される。提案されたプロセスによる１つ又は複数の回転ドラム熱分解反応機は、前記ドラムのそれぞれの外側で、前記燃焼室から抽出されたガスを循環させることによって間接的に加熱される。

好ましくは、さらなる合成ガス部分を回収するための前述のガス化ステップが、いかなる鉄成分も除去した後で、熱分解ステージから得られた前記炭素質固体廃棄物を、ガス化生成物としての前記さらなる合成ガス部分及びプロセスの最終廃棄物としてさらに炭素を除去された固体残留物の生成を伴う１つ又は複数の回転ドラム・ガス化反応機内に供給することによって実行される。

すでに言及したように、ガス化操作から得られた固体残留物の量がプロセスに供給された初期廃棄物質の全重量の１０から１５％である。体積から考えると、プロセスから得られた固体残留物の量がプロセスに供給された初期廃棄物質の前記全体積の５から１０％である。

そのさらなる態様によれば、本発明は、少なくとも一部は請求項２に記載のプロセスによる都市固体廃棄物からなる固体廃棄物の熱分解による処理用のプラントであって、
以下の相互に連結した主要な要素：
Ａ）廃棄物受け入れ及び貯蔵区画、
Ｂ）３つの部分への廃棄物の分離を提供する廃棄物予備的処理区画であって、より小さい粒子の大きさで、より多くの水分含有量の第１部分が１つ又は複数の回転ドラム乾燥機に供給され、乾燥しよりさらに粗い大きさの第３部分が１つ又は複数の破砕機に供給される廃棄物予備的処理区画、
Ｃ）前の予備的処理区画から来て、一緒にされる３つの廃棄物部分の熱分解のための区画であって、熱分解ガスの流れ及び炭素質固体残留物を生み出す１つ又は複数の回転ドラム熱分解反応機を含む区画、
Ｄ）前の区画から得られた炭素質固体残留物のためのガス化区画であって、合成ガスの流れと、全体プロセスの最終廃棄物質を実質的に示す固体残留物を生み出す１つ又は複数の回転ドラム・ガス化反応機を含むガス化区画、
Ｅ）熱分解ガスと合成ガスの前記結合した流れから始まる熱エネルギー生成区画であって、前記ガス用の燃焼室を備える熱エネルギー生成区画、
Ｆ）煙道ガスの処理及び排気のための区画であって、付属の煙突を備え、及び好ましくは、
Ｇ）発電機に接続された蒸気タービンに給気する蒸気発生機を備える、区画Ｅ）で生成された前記熱エネルギーから始まる電力生成区画を含むプラントを提供する。

すでに言及したように、３つの部分への廃棄物の分離は、好ましくは、１つ又は複数の回転スクリーンに廃棄物質を通すことによって実行される。さらに、いくつかの好ましい設計の解法では、回転ドラム乾燥機は、加熱流体として、前記蒸気発生機から抽出された蒸気のいくらかを使用し、一方で、回転ドラム熱分解反応機は、加熱流体として、前記燃焼室から抽出された高温ガスを使用する。

さらに、本発明によるプラントにおけるいくつかの特別の設計の解法によれば、熱分解ガスの経路に沿った各熱分解反応機の下流側に、前記熱分解ガスをまとめるために静電分離機（３２）が設けられる。

好ましくは、回転ドラム・ガス化反応機は、制御された噴射拡散機を介して送り込まれるガス化剤としての空気を供給され、このことは以下に示される図面を参照することで、より明らかになるであろう。

本発明によるプラントのさらなる特別の要素の中で、炭素質固体残留物用のガス化区画のために設けられた、廃棄物用の水の急冷プールを備えるプロセスの最終廃棄物質を示す固体残留物用の処理用区画、熱分解区画内に設けられた、熱分解から得られた炭素質固体残留物から、鉄成分を除去するための区画、及び、最後に、煙道ガス処理区画内に設けられた、袋式の布フィルタ、並びに活性炭及び消石灰によって水銀及び他の汚染物質を除去するための乾燥反応機もある。

本発明の特定の特徴、並びにその利点及び関連する動作の種類が、単に例示のためとして下に示され、添付の図面にも示された詳細な説明を参照することで、より明白になるであろう。

図１のブロック図に概略的に図示されるように、本発明によるプロセスは、図中で全体用語ＭＳＷ（都市固体廃棄物）で示されている、例えば、都市廃棄物収集サービスから来る固体廃棄物の処理のために設計される。例示の目的で、未分化の都市固体廃棄物は、１００００ｋｃａｌ／ｋｇの低い発熱量（ＬＨＶ）と以下に示す組成をもつことができる。

図１に示されるように本発明による処理プロセスは、いかなる過大なプラント及び管理の複雑さもなく、ＭＳＷの供給物を、以下の最終生成物に効果的に変換することを可能にする：適切な浄化の後、煙突を介して処理される煙道ガス、回収される金属の部分、及び埋立地で安全に処理されるために欧州の法律で要求される特徴をもつ固体廃棄物の部分。この廃棄物は、プロセスに供給された初期固体廃棄物の全重量の１０から１５％を越えず、初期体積の５から１０％未満である。

やはり図１を参照すると、プロセスの革新的な区画の第１のものは、ＭＳＷを３つの部分に分けるために初期スクリーニング動作を企図するものであり、そのうちの１つで、より大きい水分含有量とより小さい粒子の大きさをもつ部分は、乾燥ステップに供給され、一方、より大きな大きさの乾燥部分は破砕にさらされる。図１は、第１部分を乾燥させるのに必要な加熱流体は、それを、電力生成のために設計された蒸気発生機（ボイラ）から引き出すことによって、得られることも示す。

プロセスの第２の革新的な区画は、熱分解によってＭＳＷを処理するための従来のプロセスに関して、熱分解から来るコークスの追加の処理を考えることである。図１に概略的に図示されるように、熱分解コークスは、金属材料、特に鉄金属を回収するために最初に処理され、それから貯蔵領域に送られ、そこから、それは、（石炭回収ユニット−ＣＲＵ内で、）さらにガス化処理を受けるために、もっていかれる。ガス化流体としての空気によって実行される、このさらなる操作は、処理のために埋立地に送ることができる最終残留物と、熱分解ガスと共に燃焼室に送り込まれる、熱エネルギー（合成ガス）を生成するために有用なさらなるガスの量とを生み出す。

図１の図は、燃焼室に供給される２つのガスから始まる熱エネルギー生成動作、熱分解反応機を間接的に加熱するための燃焼室からの高温ガスの量の再循環、燃焼室で得られる熱エネルギーから始まる電気の生成、及び発電機区画に熱エネルギーを供給した後で、排気ガスとして得られる燃焼煙道ガスの処理をさらに示す。

図２及び３に関して、本発明によるプロセスを実行するためのプラントは、廃棄物を受け取り、貯蔵し、取り扱うためのタンク又はピット（１）を含む。一般に使用されるような貯蔵ピット（１）は、廃棄物の混合を容易にし、したがって供給物のエネルギーの特徴の均一性を最大化にするために、内部隔壁のない単一のスペースである。これは、エネルギー回収収量の最大化を可能にし、一方で、同時に、大気への放出の最適化を可能にする。

貯蔵ピット（１）の廃棄物は、混合され、頭上移動クレーン（２）によって分配され、それから、廃棄物を異なる粒子の大きさの３つのクラスに分離するために、回転スクリーン（４）のホッパ（３）にもってこられ、運搬される。クレーン（２）は、つかみ上げ式バケツ、制御ステーション、レール、電気制御パネル及びつり下げ式電源システムを完備している。

回転スクリーン（４）は以下の物質の流れの分離を可能にする、異なる大きさの２つの連続するグリッドを備える。
・ほとんどが粗い有機物質からなる湿った部分（φ＜８０ｍｍ）；
・主に中間から高い発熱量（プラスチック、ボロ、ゴム等）の物質からなる乾燥部分（８０ｍｍ＜φ＜３００ｍｍ）；
・主により大きい大きさの高い発熱量（紙、プラスチック、ボロ、ゴム等）の物質からなる乾燥部分（＞３００ｍｍ）。

湿った有機部分（Ｈ_２Ｏ含有量がほぼ５５から６０％）は８０ｍｍメッシュを通過することによって、回転スクリーン（４）の第１部分で分離され、次いでコンベヤ・ベルト（５）によって、プラントの基本的な区画の１つ、有機成分乾燥区画に供給される。水平面に（或いは、むしろ回転の間に、物質が出口端に向かって前方に移動することができるように、数度傾けられて）回転する乾燥ドラム（６）によって、入ってくる物質を乾燥させ、２０％に近づく湿度レベルを示す出口での物質を得ることが可能になる。乾燥ドラム（６）を加熱するために必要な蒸気は、電力生成用の蒸気タービン（３６）のフィーダ回路から引き出される。

すでに言及したように、有機部分だけにこのように操作することによって、２つの基本的な利点と共に、大量の水分を削減することが可能である。
１．プラントの負荷容量の増加（プラントによって処理される廃棄物に比べて、熱分解ドラム（１４）に供給される廃棄物の量がより少なくなる。）；
２．生成される熱分解ガスの品質的特徴の向上（ガスがより少ない水蒸気量を含むので、電気生成にとって、したがってプラント全体の電力収量に関し、疑いない利点と共により大きな発熱量が得られる）。

乾燥された有機部分（７）は、３００ｍｍより小さい最大直径をもつ乾燥部分（８）と混合される。３００ｍｍを越える直径をもつより粗い乾燥部分は、代わりに、物質の最大の大きさを３００ｍｍに低減するために、特別の破砕区画（９）で押し砕かれる。この動作は、熱分解プロセスのよりよい稼働のために比表面積を増加させるために、熱分解ドラム（１４）に入る材料の大きさを標準化するのに必要である。

一緒にもってこられ、ここからは「供給物質（１０）」と呼ばれる、２０から２５％の均一の水分含有量をもつ３つの部分は、供給物質貯蔵ピット（１１）に送られ、そこで、それらは頭上移動クレーン（１２）によって混合される。それから、それらは熱分解ドラム（１４）の供給ホッパ（１３）にもっていかれそれに供給される。同時に、投与ポンプ（１５）によって、熱分解ドラム（１４）に入る廃棄物の１トン当たり８ｋｇの消石灰が、熱分解ドラム（１４）の内部の酸性ガスを中和する反応を起動するために、プロセスに供給される。熱分解ドラム（１４）は、特別に設計された耐火シリンダの内部で回転し、燃焼室（３１）を蒸気発生機（３４）のボイラに連結するパイプから、自動調整弁によって、引き出された高温燃焼ガス（１６）（１２００℃）によって間接的に加熱される。外部加熱システムのおかげで、熱分解ドラム（１４）の内部区画は、４７０から５００℃の領域の温度に達する。

さらに、すでに言及したように、熱分解ドラム（１４）は、酸素なしで、−ドラム自体に加えられたわずかな減圧によって達成される動作条件（約１００Ｐａ又は１０ｍｍＨｇ）で、−動作する。これらの動作条件では、有機物質は分解し、ガス化し、プラントの煙突（図示せず）の前に配置された完全自動の吸引ファンに連結されたダクトによって引き出される実際の可燃性ガス−熱分解ガス（１７）−、並びに、特別に設計されたねじコンベヤ（１９）のおかげで、反応機（１４）の下部から抽出される固体残留物−熱分解コークス（１８）−も形成する。

鉄部分を除去するために特別遅延区画（２０）で浄化されると、コークスは、それから、コンベヤ・ベルト（２１）によって、コークス回収区画の貯蔵ピット（２２）に送られる。ここでも、頭上移動クレーン（２３）のおかげで、コークスはフィーダ・ホッパ（２４）を介して、もってこられ、熱分解コークスのガス化フェーズ（熱化学変換）を実行する、石炭回収ユニット（ＣＲＵ）と呼ばれる回転ドラム反応機（２５）に送られる。

有機部分乾燥区画と同様に、石炭熱化学変換区画も、プロセスの観点から、従来の固体廃棄物熱分解プラントの作業スキームに関して革新的である−プラントの基本的な部分である。熱分解プロセスで生成されたコークス回収用のさらなる区画と共に、全体としてプロセスによって生成された残留物の全体量は、プロセスに供給された廃棄物質の初期重量の約１０から１５％であり、これらの残留物の体積は、固体廃棄物の始めの体積の約５から１０％である。

ガス化ドラム（２５）は約２０ｍの長さと約２．５ｍの直径をもつ。熱化学変換反応を起動するのに必要な空気は、固定された化学両論比によって入ってくる空気を調整する制御噴射拡散機（２６）によって提供される。調査に基づいた場合では、この比は、入ってくる物質中に存在する有機物質の完全な酸化のために理論的に必要なものより低い。供給された廃棄物質の反応を励起するのに必要な８００℃の温度の到達することは、予備的な加熱システムに頼ることなく、生成されたガスの部分的な燃焼反応によって得られる。

コークス・ガス化プロセスによって生成された合成ガス（２７）は、より多い一酸化炭素と水素の量をもつが、熱分解ドラム（１４）内で生成されたガスと類似した組成をもつ。生成されたガスの収量を最大化し、生成された残留物内の炭素含有量を最小化するように、コークスと空気の間のより近い接触を保証するために、コークス・ガス化プロセスは、向流で動作する。この残留物（２８）は、ガス化反応機の脚部に配置された廃棄物急冷プール（２９）に排出され、ここで水によって冷却される。

生成された合成ガス（２７）は、ファンを介して制御された吸引によって抽出され、処理区画（３０）を通過させられる。それから、それは、燃焼室（３１）内にダクトを介して送られ、そこで、静電分離機（３２）によって、適切にまとめられ熱分解プロセスで生成されたガス（１７）と共に燃焼する。入力されたガス（１７及び２７）の完全な燃焼用に必要な空気は、燃焼空気ファン（３３）によって提供される。

燃焼室（３１）の下流側で、すでに言及したように、高温ガスの一部が熱分解ドラム（１４）を加熱するために引き出される。それから、これらのガスは、蒸気を生成するために蒸気発生機（３４）に至るパイプに再供給される。燃焼室（３１）を出るガスは、蒸気を生成するために、蒸気発生機（３４）に入る（熱回収蒸気発生機−ＨＲＳＧ区画）。蒸気発生機（３４）は、過熱蒸気の生成を伴う多段式である。

蒸気発生機（３４）を出るガスは、煙道ガス浄化区画（３５）に送られるのに適切な温度に到達するために、冷却される。

蒸気発生機（３４）によって生成された蒸気は、電力生成用のターボ発電機に連結された蒸気タービン（３６）に供給される。

図４及び５は、図２及び３ですでに説明された本質的に同じ要素によって開発された本発明によるプラントの平面図を示すが（図２及び３のものに対応する要素は対応する参照番号で与えられている）、−プラントの容量のために−２つの回転スクリーン（４）、２つの乾燥ドラム（６）、４つの熱分解ドラム（１４）、熱分解コークスのガス化用の２つの回転ドラム反応機（２５）、並びに関連する蒸気発生機（３４）及び関連する煙浄化区画（３５）を備える２つの燃焼室（３１）がある。実際、図４及び５で考慮されたプラントは、煙道ガス処理用の１つのラインと発電用の１群で、２つの熱分解ラインを展開し、年間、約１２００００トンの固体廃棄物の処理能力で設計される。プラントの処理能力は、１日当たり３８５トンの都市固体廃棄物であり、プラントに利用できる面積は、−図４及び５にすべての構造物の詳細すべてと共に示された−極めてコンパクトであり、２ヘクタール（８０９２００ｍ^２）のみを占める。

プラントは、異なる廃棄物入力ステーション（３７及び３８）をもち、そのうちの１つ（３８）は、産業タイプの廃棄物を受けるように設計される。この場合、次に続く処理は１つの破砕区画（９）だけを含み、明らかに、都市固体廃棄物の場合のような、有機部分用の乾燥区画を必要としない。それから、産業起源の乾燥残留物は、スクリーニングと破砕の後で、都市固体廃棄物の残留物の乾燥部分を受けるのと同じタンク又はピット（１１）に貯蔵される。

図２及び３を参照してすでに説明された対応する要素の説明を繰り返すことなく、この場合、プラントの図が、−電気生成区画（３９）に−発電機及び電気生成に関連するすべての他のプラント装置と共に、蒸気タービン（図３の３６）を収納する場所を示すことに留意されたい。

最後に、図５は、図３の（３５）一般的に示された煙道ガス処理区画も示す。この場合、２つの蒸気発生機（３４）の中に熱を与えた後で、２つの燃焼室（３１）から来る煙道ガスが、熱分解動作のすぐ上流側に入力された消石灰の効果のために、極めて簡単化できる煙道ガス処理区画（４０）に入っていくことに留意されたい。実際に、この配置は、ドラムの内部で反応し、コークスと共に廃棄物急冷プールの中に排出される塩化水素、硫酸及びフッ酸などの酸性成分を大いに低減させる。その結果、各煙道ガス処理区画（４０）は、乾燥反応機だけから構成され、水銀及び他の汚染物質を活性炭及び消石灰並びに袋式の布フィルタ（図示せず）によって除去する。フィルタは、吸着プロセスに形成された粉末、中和反応のとき形成された塩、燃焼ガス内にすでに存在した粒子を捕捉する。

システムの誘導された吸引機能は、重負荷の連続作業及び埃の多い環境における屋外の設置に適した２つの単段遠心力ファン（４１）によって実行される。煙道ガスの経路に沿ったファン（４１）の下流側に、煙突（４２）がある。

すでに繰り返し強調したように、熱分解によって、従来の固体廃棄物処理プロセスに加えられたプラント及びプロセスの修正は、プロセスで生成された最終廃棄物質の量を大幅に削減することができる。最終廃棄物は、従来の「廃棄物からエネルギー」施設で見られるものの５０％よりはるかに少ないだけではなく、本質的に平均で、現在稼働中の従来型熱分解プラントによって達成されるものも３０％より少ない。

熱の維持安定のためには現在は不可能である多原料フィードの可能性を構成する従来の「廃棄物からエネルギー」施設、並びに、なかでも、入ってくる燃料の変化によって、ガスの品質、したがってプロセス効率が極めて可変である従来のガス化プラントに対して、さらに、本発明によって提案されたプロセス及び関連するプラントは、熱分解の議論の余地のない利点を維持することをなお可能にする。これに対して、熱分解プロセスは、入ってくる物質のあらゆる変化を完全に吸収し、いかなる可能な変化も、プロセスのパーフォーマンス自体には影響を与えない。

本発明は、特に、本発明のいくつかの特定の実施例に関して開示されてきたが、添付の特許請求の範囲で定められた本発明の範囲を逸脱することなく、当分野の技術者が、修正及び変更をすることができることを理解すべきである。

本発明によるプロセスの１つの実施例を示す機能ブロックを備えるフローチャートである。 図３と合わせて、本発明によるプロセスの実施例のプロセス・チャートの２つの部分を示す図である。 図２と合わせて、本発明によるプロセスの実施例のプロセス・チャートの２つの部分を示す図である。 図５と合わせて、本発明によるプラントの実施例の簡単化されたプラント配置の２つの部分を示す図である。 図４と合わせて、本発明によるプラントの実施例の簡単化されたプラント配置の２つの部分を示す図である。

Claims (20)

1. 少なくとも一部は都市固体廃棄物からなる固体廃棄物の熱分解による処理用のプロセスにおいて、処理される前記廃棄物が熱分解ガスの流れ（１７）及び本質的に熱分解コークスからなる炭素質固体残留物（１８）の前記生成を伴う熱分解ステージを、１つ又は複数の回転ドラム反応機（１４）の内部で受けるプロセスであって、処理される前記廃棄物が、少なくとも２つの部分へと予備的に分離され、前記他の廃棄物部分（１０）と共に、前記熱分解ステージに供給される前に、より小さい粒子の大きさでより多い水分含有量のそのうちの第１部分が、１つ又は複数の回転ドラム乾燥機（６）の中で予備的な乾燥ステップを受けること、並びに、熱エネルギーの前記生成を伴うエネルギー回収ステージに供給されるために、その後で前記熱分解ガスの流れ（１７）に加えられる合成ガス部分（２７）をさらに回収するために、前記熱分解ステージから得られた前記炭素質固体残留物（１８）が、ガス化ステップ（２５）にさらにさらされ、前記ガス化ステップの前記固体残留物（２９）が、前記全体プロセスの前記最終廃棄物質を実質的に示すことを特徴とするプロセス。
2. 前記処理される廃棄物（１）が、より小さい粒子の大きさで、より多くの水分含有量の前記第１部分、及び前記第１部分より大きい粒子の大きさの第２乾燥部分（８）に加えて、前記他の廃棄物部分と共に、前記熱分解ステージ（１４）に供給される前に、その大きさを前記第２部分と均一化するために予備的破砕ステップ（９）にさらされる、乾燥し前記第２のものよりさらに粗い大きさの第３部分も含む予備的に３つの部分に分離される請求項１に記載のプロセス。
3. より小さい粒子の大きさで、より高い水分含有量の前記第１部分が、８０ｍｍより小さい大きさ、及び５５％と６０％の間で変動する初期湿度をもち、一方、前記予備的乾燥ステップ（６）の後の前記残留湿度が２０から２５％である請求項１又は２に記載のプロセス。
4. 前記第２乾燥部分（８）が、８０ｍｍと３００ｍｍの間の範囲の大きさをもち、さらに粗い大きさの前記第３乾燥部分が３００ｍｍより大きい始めの大きさをもつ請求項２に記載のプロセス。
5. 前記１つ又は複数の回転ドラム乾燥機（６）内の廃棄物の前記第１部分の前記予備的乾燥が、加熱流体として、前記熱エネルギー生成ステージで抽出された蒸気を使用することによって実行される請求項１に記載のプロセス。
6. 熱エネルギーの前記生成を伴う前記エネルギー回収ステージが、前記熱分解ガスの流れ（１７）及び前記合成ガスの流れ（２７）を、蒸気ボイラ（３４）の前記パイプを加熱するために使用される熱の前記生成を伴う燃焼室（３１）内部の燃焼にさらすことによって実行される請求項１から５までのいずれか一項に記載のプロセス。
7. 前記１つ又は複数の回転ドラム熱分解反応機（１４）が、前記ドラムのそれぞれの外側で、前記燃焼室（３１）から抽出された前記ガスを循環させることによって間接的に加熱される請求項６に記載のプロセス。
8. さらなる合成ガス部分（２７）を回収するための前記ガス化ステップが、いかなる鉄成分（２０）も除去した後で、前記熱分解ステージから得られた前記炭素質固体廃棄物を、ガス化生成物としての前記さらなる合成ガス部分（２７）及び前記プロセスの前記最終廃棄物としてさらに炭素を除去された固体残留物（２８）の前記生成を伴う１つ又は複数の回転ドラム・ガス化反応機（２５）内に供給することによって実行される請求項１から７までのいずれか一項に記載のプロセス。
9. 前記ガス化動作から得られた前記固体残留物（２８、２９）の前記量が前記プロセスに供給された前記初期廃棄物質の前記全重量の１０から１５％である請求項８に記載のプロセス。
10. 前記ガス化動作から得られた前記固体残留物（２８、２９）の前記体積が前記プロセスに供給された前記初期廃棄物質の前記全体積の５から１０％である請求項８に記載のプロセス。
11. 少なくとも一部は請求項２に記載の前記プロセスによる都市固体廃棄物からなる固体廃棄物の熱分解による前記処理用のプラントであって、
    以下の相互に連結した主要な要素：
    Ａ）廃棄物受け入れ及び貯蔵区画（３７、３８、１）、
    Ｂ）３つの部分への前記廃棄物の分離を準備する廃棄物予備的処理区画（４から１０）であって、より小さい粒子の大きさで、より多くの水分含有量の前記第１部分が１つ又は複数の回転ドラム乾燥機（６）に供給され、乾燥しよりさらに粗い大きさの前記第３部分が１つ又は複数の破砕機（９）に供給される廃棄物予備的処理区画（４から１０）、
    Ｃ）前記前の予備的処理区画から来て、一緒にされる前記３つの廃棄物部分（１０）の前記熱分解（１４から１８）のための区画であって、熱分解ガスの流れ（１７）及び炭素質固体残留物（１８）を生み出す１つ又は複数の回転ドラム熱分解反応機（１４）を含む区画、
    Ｄ）前記前の区画から得られた前記炭素質固体残留物（１８、２２）のためのガス化区画（２５から２８）であって、合成ガス（２７）の流れと、前記全体プロセスの前記最終廃棄物質（２９）を実質的に示す固体残留物（２８）を生み出す１つ又は複数の回転ドラム・ガス化反応機（２５）を含むガス化区画、
    Ｅ）熱分解ガス（１７）と合成ガス（２７）の前記結合した流れから始まる熱エネルギー生成区画であって、前記ガス用の燃焼室（３１）を備える熱エネルギー生成区画、及び
    Ｆ）煙道ガス（３５、４０）の処理及び排気ための区画であって、付属の煙突（４２）を備える処理及び排気ための区画を含むプラント。
12. さらに以下の要素：
    Ｇ）発電機に接続された蒸気タービン（３６）を給気する蒸気発生機（３４）を備える区画Ｅ）で生成された前記熱エネルギーから始まる電力生成区画（３４、３６、３９）を含む請求項１１に記載のプラント。
13. ３つの部分への前記廃棄物分離が、１つ又は複数の回転スクリーン（４）に前記廃棄物質を通すことによって実行される請求項１１又は１２に記載のプラント。
14. 前記回転ドラム乾燥機（６）が、加熱流体として、前記蒸気発生機（３４）から抽出された蒸気を使用する請求項１１から１３までのいずれか一項に記載のプラント。
15. 前記１つ又は複数の回転ドラム熱分解反応機（１４）が、加熱流体として、前記燃焼室（３１）から抽出された前記高温ガスを使用する請求項１１から１４までのいずれか一項に記載のプラント。
16. 前記熱分解ガスの前記経路に沿った前記１つ又は複数の熱分解反応機（１４）の各々の下流側に、前記熱分解ガス（１７）をまとめるために静電分離機（３２）が提供される請求項１１から１５までのいずれか一項に記載のプラント。
17. 前記１つ又は複数の回転ドラム・ガス化反応機（２５）に、制御された噴射拡散機（２６）を介して送り込まれる前記ガス化剤としての空気が供給される請求項１１から１６までのそれぞれに記載のプラント。
18. 前記炭素質固体残留物用の前記ガス化区画が、前記廃棄物用の急冷プール（２９）を備える前記プロセスの前記最終廃棄物質を示す前記固体残留物用の処理区画（２８）も含む請求項１１から１７までのいずれか一項に記載のプラント。
19. 前記熱分解区画が、前記熱分解から得られた前記炭素質固体残留物（１８）から、前記鉄成分を除去するための区画（２０）も含む請求項１１から１８までのいずれか一項に記載のプラント。
20. 前記煙道ガス処理区画（３５、４０）が、袋式の布フィルタ、並びに活性炭及び消石灰によって水銀及び他の汚染物質を除去するための乾燥反応機を含む請求項１１から１９までのいずれか一項に記載のプラント。

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