JP2009241038A

JP2009241038A - ごみ処理方法

Info

Publication number: JP2009241038A
Application number: JP2008094187A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yamamoto; 山本　　誠; Tomio Sugimoto; 富男杉本; Kazunori Takeuchi; 和則竹内
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】エネルギー回収効率の向上を図る。タール分に起因するガス浄化工程のトラブルを回避する。
【解決手段】廃棄物ａより熱分解ガスｂと残渣ｃを得る熱分解工程、熱分解ガスｂに酸化剤ｄと水蒸気ｅを添加し加熱下で高位炭化水素を低位炭化水素に改質するガス改質工程、ガス改質工程で得た改質ガスｆから熱エネルギを回収する熱回収工程、改質ガスｆ中の煤ｈを捕集する除塵工程、改質ガスｆ中の塩化水素ガスを除く脱塩工程、残渣ｃ中の炭化物ｇを粉砕する分別工程、粉砕した炭化物ｇと除塵工程の煤を溶融ガス化する溶融ガス化工程、溶融ガス化工程から排出した排気ガスｊを冷却して脱塩工程に供する冷却工程からなり、除塵工程の入口側の温度を５００〜６００℃に保持すると共に分別工程で粉砕した炭化物ｇの一部を除塵工程の入口側に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ごみの処理方法に関し、更に詳しくは、熱分解ガスをガス改質してガスエンジン燃料や燃料電池燃料などに再利用するごみ処理方法に関する。

従来、都市ゴミなどの一般廃棄物や可燃物を含む産業廃棄物などの処理については、例えば、上記の廃棄物を熱分解炉で熱分解して熱分解ガスを生成し、その熱分解ガスを燃焼溶融炉において焼却する処理方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

しかし、環境意識の高まりから、可燃性である熱分解ガスをエネルギー源として再利用することが提案されている。例えば、特許文献１は、熱分解ガスをガス改質して燃料ガスとし、この燃料ガスをガスエンジン燃料や燃料電池燃料などに再利用する処理方法を提案している。

但し、いずれの処理方法においても、機器類の腐食防止及び環境性向上などの観点から、熱分解ガスから塩化水素を除去する脱塩工程が設けられている。前者の場合は、粉末状の消石灰からなる脱塩剤を窒素や空気などのキャリアガスを用いて熱分解ガスに添加し、塩化水素との反応生成物（塩化カルシウムなど）をバグフィルタにより捕集する乾式の脱塩工程が採用されている。

他方、後者の場合は、キャリアガスにより熱分解ガスが希釈されてエネルギー密度が低下したり、キャリアガス中の酸素により熱分解ガスが急激に燃焼したりするおそれがあるため、効率性及び安全性の観点から、アルカリ溶液による湿式の脱塩工程が採用されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

しかし、この湿式の脱塩工程では、熱分解ガス中の塩化水素と反応した反応生成物を含む排水が多量に発生し、その排水を逆浸透膜や蒸発乾固の併用などにより処理する必要があるため、運転及び設備コストが増加するという問題があった。

このような問題を解決するには、排水を処理前の廃棄物と混合して再度処理することが考えられるが、排水中には廃棄物から放出された塩素分の大半が含まれており、処理系統内において塩素分が濃縮してしまうため適当ではない。

そこで、本発明者は、廃棄物をエネルギー源として再利用する一方、運転及び設備コストを低減するため、図４に示すように、熱分解炉１、ガス改質炉２、熱回収ボイラ３、除塵バグフィルタ４、脱塩バグフィルタ６、分別装置７、溶融ガス化炉８、ガス冷却器９、ガス浄化設備１０、ガスエンジン１９を備え、分別装置７で分別した炭化物ｇと除塵バグフィルタ４で捕集した煤ｈとを溶融ガス化炉８によって溶融ガス化した後、溶融ガス化炉８より排出された排出ガスｊをガス冷却器９で冷却して脱塩バグフィルタ６の入口側に供給するごみ処理設備を発明した。

上記ガス浄化設備１０は、第１洗浄塔１１、第２洗浄塔１２、脱硫装置１３、冷却器１４、減湿セパレータ１５、加熱器１６、活性炭塔１７、ガスフィルタ１８により構成されている。試作設備の運転温度を図５に示し、改質ガス中のタール濃度を図６に示す。

しかしながら、ガス改質炉２で十分な改質ができない場合、煤やタール分が発生するため、煤は除塵バグフィルタ４で捕集し、タールは第１、第２のガス洗浄塔１１，１２で捕集するようにしている。また、改質ガス中に塩化水素ガスが含まれていることから、ガス浄化工程における水質は、タール分と塩化水素によって劣悪となり、安定運転の妨げとなる恐れがあった。
特開２０００−２０２４１９号公報特開２００３−３１４３６５号公報「検証・確認報告書件名外熱キルン式ごみ炭化技術」、社団法人全国都市清掃会議、平成１７年３月

本発明の目的は、エネルギー回収効率の向上を図る一方、タールに起因するガス浄化工程におけるトラブルを回避できるごみ処理方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のごみ処理方法は、廃棄物を熱分解して熱分解ガスと残渣を発生させる熱分解工程と、熱分解ガスに酸化剤と水蒸気とを添加して加熱することにより高位炭化水素を低位炭化水素に改質するガス改質工程と、ガス改質工程で生成された改質ガスから熱エネルギーを回収する熱回収工程と、改質ガス中の煤を捕集する除塵工程と、改質ガス中の塩化水素ガスを除去する脱塩工程と、残渣中の炭化物を粉砕する分別工程と、粉砕された炭化物と除塵工程で捕集された煤とを溶融ガス化する溶融ガス化工程と、溶融ガス化工程から排出された排気ガスを冷却して脱塩工程に供給する冷却工程からなるごみ処理方法において、除塵工程の入口側の温度を５００〜６００℃に保持すると共に、分別工程で粉砕された炭化物の一部を除塵工程の入口側に供給することを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係るごみ処理方法は、除塵工程で、改質ガス中の煤と、分別工程より供給された炭化物（チャー）と、煤及び炭化物（チャー）に捕捉されたタール分とを捕集し、これらの捕集物を溶融ガス化工程に供給することを特徴とするものである。

本発明のごみ処理方法は、除塵工程の入口側の温度を５００〜６００℃に保持すると共に、分別工程で粉砕された炭化物の一部を除塵工程の入口側に供給するので、ガス改質工程で発生した煤や分別工程から供給された微細な炭化物（チャー）に改質ガス中のタール分が付着する。これらの煤と、炭化物（チャー）と、煤及び炭化物（チャー）に捕捉されたタール分は、除塵バグフィルタにより捕集されることから、除塵バグフィルタにてタール濃度が激減する（例えば、０．１〜２ｇ／Ｎｍ³→０．０１〜０．２ｇ／Ｎｍ³）。

このため、煤、つまり、改質ガス中の塩素ガス中の塩化水素ガスを中和した塩素を大量に含む脱塩残渣を含まない形で煤を回収できるので、塩素の系内濃縮なしで煤等を溶融ガス化炉に投入でき、エネルギー回収効率が向上する。

また、除塵工程で改質ガス中のタール分を従来の１／１０程度に減少させることができるため、タール分に起因するガス浄化工程のトラブルを回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明のごみ処理装置は、熱分解炉１、ガス改質炉２、熱回収ボイラ３、除塵バグフィルタ４、第１ガス冷却器５、脱塩バグフィルタ６、分別装置７、溶融ガス化炉８、第２ガス冷却器９、ガス浄化設備１０、ガスエンジン１９を備えている。

上記ガス浄化設備１０は、第１洗浄塔１１、第２洗浄塔１２、脱硫装置１３、冷却器１４、減湿セパレータ１５、加熱器１６、活性炭塔１７、ガスフィルタ１８により構成されている。

都市ゴミなどの一般廃棄物や可燃物を含む産業廃棄物などの廃棄物（以下、ごみと称する。）ａは、熱分解炉１により熱分解されて熱分解ガスｂと残渣ｃになる。熱分解ガスｂは、熱分解時の温度（例えば、４００〜６００℃）を保有したままガス改質炉２に供給される。ガス改質炉２に供給された熱分解ガスｂは、酸化剤ｄと水蒸気ｅとが添加されると共に、より高温に加熱（例えば、１０００〜１２００℃）され、熱分解ガスｂ中の高位炭化水素が低位炭化水素に改質される。

改質ガスｆは、熱回収ボイラ３に供給され、所定の温度（例えば、５００〜６００℃）になるまで熱エネルギーが回収される。熱回収後の改質ガスｆは、除塵バグフィルタ４に供給されるが、改質ガスｆが５００〜６００℃程度の温度を保有している一方、分別装置７から微細（２０〜１００μｍ）に粉砕された炭化物（チャー）ｇが供給されることから、ガス改質炉２で発生した煤や分別装置７から供給された微細な炭化物（チャー）に改質ガスｆ中のタール分が簡単に付着する。

上記の煤ｈと、炭化物（チャー）ｇと、煤及び炭化物（チャー）に捕捉されたタール分は、除塵バグフィルタ４に捕集され、溶融ガス化炉８に供給される。このため、改質ガスｆ中のタール濃度は、除塵バグフィルタ４の入り側で０．１〜２ｇ／Ｎｍ³であったが、除塵バグフィルタ４の出口では、０．０１〜０．２ｇ／Ｎｍ³に激減した。

煤ｈやタール分が除去された改質ガスｆは、第１ガス冷却器５に供給され、所定の温度（例えば、２００〜３００℃）に冷却される。冷却された改質ガスｆは、脱塩バグフィルタ６に供給され、改質ガスｆ中の塩化水素ガスが除去される。その際、脱塩バグフィルタ６の入り側において、改質ガスｆ中に脱塩剤ｉが供給される。

脱塩剤としては、重曹（ＮＨＣＯ₃）を主体とするナトリウム系の脱塩剤が望ましい。

重曹を単体で用いる場合には、特許第３９０６１６４号公報に記載されているように、粗粒を平均粒径１５〜２５μｍに粉砕してから改質ガスへ添加することが好ましい。重曹を主成分とする脱塩剤は、重曹の粉末、親水性の湿式シリカの粉末及び疎水性の金属石鹸の粉末を湿式シリカの含有率が１〜１０重量％、金属石鹸の含有率が０．１〜０．５重量％となるように混合したものが例示される（特許第３７４５７６５号公報参照。）。また、重曹を主成分とする商用の脱塩剤としては、ソルティクル（三井造船株式会社の登録商標）が例示される。

他方、熱分解炉１より排出された残渣ｃは、分別装置７により炭化物（チャー）と、炭化物以外のものに分別された後、図示しない粉砕機（例えば、ボールミル）によって炭化物（チャー）が粉砕される。粉砕された微細（２０〜１００μｍ）な炭化物（チャー）ｇの一部は、上記のように、除塵バグフィルタ４の入り側に供給される。

その他の炭化物（チャー）ｇと、除塵バグフィルタ４により捕集された捕集物、すなわち、煤ｈと、炭化物（チャー）ｇと、煤ｈ及び炭化物（チャー）ｇに捕捉されたタール分は、溶融ガス化炉８に供給されて高温下（例えば、１２００〜１４００℃）で溶融ガス化される。溶融ガス化炉８より排出された排気ガスｊは、第２ガス冷却器９で所定の温度（例えば、２００〜３００℃）に冷却され、脱塩バグフィルタ６に供給される。

脱塩バグフィルタ６に捕集された脱塩残渣ｋは、脱塩バグフィルタ外に排出される。また、脱塩バグフィルタ６で浄化された改質ガスｆは、ガス浄化設備１０、すなわち、第１洗浄塔１１、第２洗浄塔１２、脱硫装置１３、冷却器１４、減湿セパレータ１５、加熱器１６、活性炭塔１７、ガスフィルタ１８により浄化されて燃料ガスとしてガスエンジン１９に供給される。

この際、第２洗浄塔１２の出口側の改質ガス温度は、４０〜７０℃になっており、ガスフィルタ１８の出口側の改質ガス温度は、４０〜５０℃になっている。

この発明のごみ処理装置における運転温度を図２に示し、改質ガス中のタール濃度を図３に示す。

本発明に係るごみ処理装置のブロック図である。本発明に係るごみ処理装置の温度分布を示す図である。本発明に係るごみ処理装置のタール濃度を示す図である。旧ごみ処理装置のブロック図である。旧ごみ処理装置の温度分布を示す図である。旧ごみ処理装置のタール濃度を示す図である。

符号の説明

ａ廃棄物
ｂ熱分解ガス
ｃ残渣
ｄ酸化剤
ｅ水蒸気
ｆ改質ガス
ｇ炭化物
ｈ煤
ｊ排気ガス

Claims

廃棄物を熱分解して熱分解ガスと残渣を発生させる熱分解工程と、熱分解ガスに酸化剤と水蒸気とを添加して加熱することにより高位炭化水素を低位炭化水素に改質するガス改質工程と、ガス改質工程で生成された改質ガスから熱エネルギーを回収する熱回収工程と、改質ガス中の煤を捕集する除塵工程と、改質ガス中の塩化水素ガスを除去する脱塩工程と、残渣中の炭化物を粉砕する分別工程と、粉砕された炭化物と除塵工程で捕集された煤とを溶融ガス化する溶融ガス化工程と、溶融ガス化工程から排出された排気ガスを冷却して脱塩工程に供給する冷却工程からなるごみ処理方法において、除塵工程の入口側の温度を５００〜６００℃に保持すると共に、分別工程で粉砕された炭化物の一部を除塵工程の入口側に供給することを特徴とするごみ処理方法。
除塵工程で、改質ガス中の煤と、分別工程より供給された炭化物（チャー）と、煤及び炭化物（チャー）に捕捉されたタール分とを捕集し、これらの捕集物を溶融ガス化工程に供給することを特徴とする請求項１記載のごみ処理方法。