JP2014034603A

JP2014034603A - 乾留ガス化処理装置

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Publication number: JP2014034603A
Application number: JP2012175458A
Authority: JP
Inventors: Masamoto Kaneko; 正元金子; Yasuyuki Takarada; 恭之宝田
Original assignee: Gunma University NUC; Kinsei Sangyo Co Ltd
Current assignee: Gunma University NUC; Kinsei Sangyo Co Ltd
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-02-24
Anticipated expiration: 2032-08-07
Also published as: JP5963306B2

Abstract

【課題】改質触媒の劣化を抑制できると共に、可燃性ガスを内燃機関、発電装置の熱源等の燃料として不具合なく用いることができる乾留ガス化処理装置を提供する。
【解決手段】乾留ガス化処理装置１は、廃棄物Ａを乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉２ａ，２ｂと、酸素供給制御手段６と、可燃性ガスを貯留する貯留槽５と、可燃性ガスを触媒手段３を介して、貯留槽５に供給する第１の供給手段１３と、可燃性ガスを触媒手段３を迂回して貯留槽５に供給する第２の供給手段１８と、切替制御手段２０とを備える。切替制御手段２０は温度検知手段２８により検知される炉床温度と、酸素検知手段２９により検知される可燃性ガス中の酸素濃度とにより、供給手段１３，１８を切替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾留ガス化処理装置に関する。

従来、乾溜炉に収納された廃棄物の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該廃棄物の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させ、該可燃性ガスを燃焼炉に導入して該燃焼炉で完全燃焼させるようにした乾留ガス化燃焼処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記乾留ガス化燃焼処理装置では、前記燃焼炉における前記可燃性ガスの燃焼熱が高くなったときには前記乾溜炉に対する燃焼用酸素の供給量を低減し、該燃焼熱が低くなったときには該乾溜炉に対する燃焼用酸素の供給量を増加することにより、前記廃棄物の乾溜を安定して行うことができる。

また、前記乾留ガス化燃焼処理装置では、前記可燃性ガスを内燃機関、発電装置の熱源等の他の燃焼手段の燃料として用いることが提案されている。ところが、前記可燃性ガスは比較的分子量の大きいタール状物質を含むので、該タール状物質が他の燃焼手段の装置内に付着して不具合の原因となるという問題がある。

そこで、前記タール状物質を含む前記可燃性ガスをニッケル系触媒又は鉄系触媒等の改質触媒に接触させて、該タール状物質を低分子成分に改質し、改質された可燃性ガスを他の燃焼手段の燃料とすることが考えられる。

特開２０１２−７８０３２号公報

しかしながら、前記改質触媒は劣化されやすく、前記タール状物質の改質を長期に亘って安定して行うことが難しいという不都合がある。

本発明は、かかる不都合を解消して、改質触媒の劣化を抑制することができると共に、乾溜炉で発生した可燃性ガスを内燃機関、発電装置の熱源等の燃料として不具合を生じることなく用いることができる乾留ガス化処理装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の乾留ガス化処理装置は、乾溜により可燃性ガスを発生するガス発生材料を収納すると共に、該ガス発生材料の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該ガス発生材料の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉に燃焼用の酸素を供給する酸素供給制御手段と、該乾溜炉で発生した可燃性ガスを貯留する貯留槽と、該乾溜炉で発生した可燃性ガスを、該可燃性ガスに含まれるタール状物質を改質する改質触媒を備える触媒手段を介して、該貯留槽に供給する第１の供給手段とを備える乾留ガス化処理装置であって、該乾溜炉で発生した可燃性ガスを、該触媒手段を迂回して該貯留槽に供給する第２の供給手段と、該乾溜炉の炉床温度を検知する温度検知手段と、該乾溜炉で発生した可燃性ガスに含まれる酸素濃度を検知する酸素検知手段と、該第１の供給手段と該第２の供給手段とを切替える切替制御手段とを備え、該切替制御手段は、該温度検知手段により検知される炉床温度が該ガス発生材料の乾溜を継続的に可能とする温度未満であり、該酸素検知手段により検知される酸素濃度が該改質触媒を劣化させる濃度以上であるときには、該可燃性ガスの供給を該第２の供給手段により行い、該温度検知手段により検知される炉床温度が該ガス発生材料の乾溜を継続的に可能とする温度に達すると共に、該酸素検知手段により検知される酸素濃度が該改質触媒を劣化させる濃度未満となったときに、該可燃性ガスの供給を該第２の供給手段から該第１の供給手段に切替えることを特徴とする。

本発明の乾留ガス化処理装置では、前記酸素供給制御手段により供給される燃焼用の酸素により、前記乾溜炉に収容されたガス発生材料の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該ガス発生材料の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる。このとき、前記乾溜の開始直後には、前記ガス発生材料の乾溜により生成する可燃性成分は僅かであり、前記可燃性ガスは可燃性成分に乏しく酸素に富んだ状態となっている。

ここで、前記タール状物質を改質する前記改質触媒は酸化により劣化しやすいので、酸素に富んだ状態の前記可燃性ガスをそのまま前記触媒手段に供給すると、該改質触媒が該可燃性ガスにより劣化されてしまう。そこで、本発明の乾留ガス化処理装置では、まず、前記温度検知手段により検知される炉床温度が前記ガス発生材料の乾溜を継続的に可能とする温度未満であり、前記酸素検知手段により検知される酸素濃度が前記改質触媒を劣化させる濃度以上であるときには、前記切替制御手段が、前記可燃性ガスの供給を前記第２の供給手段により行うようにする。この結果、前記可燃性ガスは、前記第２の供給手段により前記触媒手段を迂回して前記貯留槽に供給されることとなり、前記改質触媒の劣化を抑制することができる。

前記可燃性ガスは、前記ガス発生材料の乾溜が進行して、前記乾溜炉の炉床温度が該乾溜を継続的に可能とする温度になると、次第に可燃性成分を多く含むようになり、酸素の量は反対に乏しくなる。そこで、前記温度検知手段により検知される前記炉床温度が前記ガス発生材料の乾溜を継続的に可能とする温度に達すると共に、前記酸素検知手段により検知される前記可燃性ガスに含まれる酸素濃度が前記改質触媒を劣化させる濃度未満となったならば、前記切替制御手段が、該可燃性ガスの供給を前記第２の供給手段から前記第１の供給手段に切替える。

この結果、前記可燃性ガスは、前記第１の供給手段により前記触媒手段を介して前記貯留槽に供給されることとなり、該可燃性ガスに含まれるタール状物質が前記改質触媒により低分子成分に改質され、該タール状物質を含まない改質された可燃性ガスが、前記貯留槽に供給される。このとき、前記可燃性ガスに含まれる酸素濃度は、前記改質触媒を劣化させる濃度未満となっているので、該改質触媒はその劣化が抑制される。

従って、本発明の乾留ガス化処理装置によれば、前記改質触媒の劣化を抑制することができると共に、前記乾溜炉で発生した可燃性ガスを前記貯留槽に貯留して、内燃機関、発電装置の熱源等の燃料として不具合を生じることなく用いることができる。

ところで、本発明の乾留ガス化処理装置は、特許文献１記載の乾留ガス化燃焼処理装置と異なり、前記乾溜炉で発生した可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉を備えていない。従って、本発明の乾留ガス化処理装置では、前記燃焼炉における前記可燃性ガスの燃焼熱により前記乾溜炉に対する燃焼用の酸素の供給を制御することができず、該乾溜炉における前記ガス発生材料の乾溜を安定に行うことができなくなることが懸念される。

そこで、本発明の乾留ガス化処理装置において、前記酸素供給制御手段は、前記乾溜炉に対する燃焼用の酸素の供給の制御を次のようにして行う。

前記制御の第１の手段として、前記酸素供給制御手段は、前記酸素検知手段により検知される酸素濃度が増加したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させ、該酸素検知手段により検知される酸素濃度が低減したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させる。

この場合、前記酸素供給制御手段は、前記酸素検知手段により検知される酸素濃度が増加したときには、酸素が過剰になってガス発生材料の燃焼が促進され、該ガス発生材料の乾溜が過剰になっているものと判断して、該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させ、該ガス発生材料の燃焼及び乾溜を抑制する。一方、前記酸素供給制御手段は、前記酸素検知手段により検知される酸素濃度が低減したときには、前記ガス発生材料の燃焼用の酸素が不足して該ガス発生材料の燃焼が抑制され、該ガス発生材料の乾溜が衰えつつあるものと判断し、前記乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させて、前記ガス発生材料の燃焼及び乾溜を促進する。

また、前記制御の第２の手段として、乾溜炉で発生した可燃性ガスに含まれる二酸化炭素濃度を検知する二酸化炭素検知手段を備え、前記酸素供給制御手段は、該二酸化炭素検知手段により検知される二酸化炭素濃度が増加したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させ、該二酸化炭素検知手段により検知される二酸化炭素濃度が低減したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させる。

この場合、前記酸素供給制御手段は、前記二酸化炭素検知手段により検知される二酸化炭素濃度が増加したときには、ガス発生材料の燃焼が促進され、該ガス発生材料の乾溜が過剰になっているものと判断して、該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させ、該ガス発生材料の燃焼及び乾溜を抑制する。一方、前記酸素供給制御手段は、前記二酸化炭素検知手段により検知される二酸化炭素濃度が低減したときには、前記ガス発生材料の燃焼用の酸素が不足して該ガス発生材料の燃焼が抑制され、該ガス発生材料の乾溜が衰えつつあるものと判断し、前記乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させて、前記ガス発生材料の燃焼及び乾溜を促進する。

また、前記制御の第３の手段として、前記温度検知手段を前記乾溜炉の炉床の複数箇所に設け、前記酸素供給制御手段は、各温度検知手段により検知される炉床温度が上昇したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させ、各温度検知手段により検知される炉床温度が低下したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させる。

本発明の乾留ガス化処理装置において、前記炉床温度は、前記乾溜炉内の位置により異なる。そこで、前記温度検知手段を複数設けることにより、前記乾溜炉内の位置による誤差を解消することができる。

そして、前記酸素供給制御手段は、各温度検知手段により検知される炉床温度が低下したときには、前記乾溜炉における前記ガス発生材料の乾溜が進行していないか、火床が崩れる等の不具合が生じているものと判断し、該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させて、前記ガス発生材料の乾溜を促進する。また、前記酸素供給制御手段は、各温度検知手段により検知される炉床温度が上昇したときには、前記乾溜炉における前記ガス発生材料の乾溜が過剰になっているものと判断し、該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させて、前記ガス発生材料の乾溜を抑制する。

本発明の乾留ガス化処理装置では、前記酸素供給制御手段による前記乾溜炉に対する燃焼用の酸素の供給の制御を、前記第１〜第３の手段のいずれかの手段により行うことにより、該乾溜炉における前記ガス発生材料の乾溜を安定に行うことができる。前記制御は前記第１〜第３の手段のいずれかの１つの手段により行うようにしてもよく、２つ以上の手段を組み合わせて行うようにしてもよい。

また、本発明の乾留ガス化処理装置は、前記温度検知手段を前記乾溜炉の炉床の複数箇所に設ける場合、前記ガス発生材料の一部を燃焼させる際に、各温度検知手段により検知される炉床温度に所定の設定値以上のバラツキがあるときには、前記酸素供給制御手段は、該バラツキが該所定の設定値未満となるまで、該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を固定するか又は低減することが好ましい。

前記酸素供給制御手段は、各温度検知手段により検知される炉床温度に所定の設定値以上のバラツキがあるときには、火床の形成が均一に行われていないものと判断し、前記バラツキが該所定の設定値未満となるまで、該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を固定するか又は低減する。このようにすることにより、前記火床を均一に形成することができる。

また、本発明の乾留ガス化処理装置は前記ガス発生材料を回分式（バッチ式）に処理するものであるので、前記乾溜炉が１基だけであるときには連続運転を行うことができない。そこで、本発明の乾留ガス化処理装置は少なくとも２基の前記乾溜炉を備えることが好ましい。この結果、本発明の乾留ガス化処理装置は、少なくとも２基の前記乾溜炉を交互に運転することにより、連続運転を行うことが可能になる。

本発明の乾留ガス化処理装置は少なくとも２基の前記乾溜炉を複数備えるときに、１つの乾溜炉に木質系ガス発生材料を収容して該木質系ガス発生材料の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該木質系ガス発生材料の残部を乾溜して還元雰囲気の可燃性ガスを発生させ、該可燃性ガスを前記第１の供給手段を介して前記触媒手段に供給し、該木質系ガス発生材料の乾留ガス化処理の終了後に、他の乾溜炉に収容されたガス発生材料の乾留ガス化処理を行うことが好ましい。

前記木質系ガス発生材料の乾溜により発生する可燃性ガスは、二酸化炭素、一酸化炭素及び水素等に富んでおり、還元雰囲気となっている。そこで、このような還元雰囲気の可燃性ガスを前記第１の供給手段を介して前記触媒手段に供給することにより、該触媒手段を還元雰囲気とすることができ、前記改質触媒の劣化を抑制することができる。

本発明の乾留ガス化処理装置の一構成例を示すシステム構成図。図１に示す乾溜炉の一構成例を示す説明的断面図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１に示すように、本実施形態の乾留ガス化処理装置１は、２基の乾溜炉２ａ，２ｂと、改質触媒槽３を備える改質炉４と、乾溜炉２ａ，２ｂで発生した可燃性ガスを貯留する貯留槽５とを備えている。

また、乾留ガス化処理装置１は、乾溜炉２ａ，２ｂに燃焼用酸素として空気を供給する送風ファン６を備えている。送風ファン６は第１酸素導管７ａにより第１開閉弁８ａを介して乾溜炉２ａに接続されており、第１酸素導管７ａから分岐する第２酸素導管７ｂにより第２開閉弁８ｂを介して乾溜炉２ｂに接続されている。

乾溜炉２ａは、発生した可燃性ガスを取り出す第１可燃性ガス導管９ａを上部に備えており、第１可燃性ガス導管９ａは第３開閉弁８ｃ、第４開閉弁８ｄを介して改質炉４の改質触媒槽３に接続されている。また、乾溜炉２ｂは、発生した可燃性ガスを取り出す第２可燃性ガス導管９ｂを上部に備えており、第２可燃性ガス導管９ｂは第５開閉弁８ｅを介して、第３開閉弁８ｃと第４開閉弁８ｄとの間で第１可燃性ガス導管９ａに合流している。

改質触媒槽３は、前記可燃性ガスに含まれるタール状成分を改質する改質触媒を内蔵すると共に、改質された可燃性ガスを取り出す改質ガス導管１０を備えている。前記改質触媒は、前記可燃性ガスに含まれる成分のうち、比較的分子量の大きなタール状物質を改質して低分子成分に改質する。このような前記改質触媒として、例えば、ニッケル担持褐炭、ニッケル担持アルミナ等のニッケル系触媒、リモナイト等の鉄系触媒を挙げることができる。

改質ガス導管１０はセラミックスフィルタ１１、第１誘引ファン１２ａ、第６開閉弁８ｆを介して、貯留槽５に接続されている。この結果、第１可燃性ガス導管９ａ、第２可燃性ガス導管９ｂ、改質ガス導管１０により、乾溜炉２ａ，２ｂで生成した可燃性ガスを、改質触媒槽３を介して貯留槽５に供給する第１の供給手段１３が形成されている。

また、乾留ガス化処理装置１は、第３開閉弁８ｃと第４開閉弁８ｄとの間で第１可燃性ガス導管９ａから分岐するバイパス導管１４を備えており、バイパス導管１４は第７開閉弁８ｇを介して水タンク１５に接続され、水タンク１５内の貯留水中に開口している。水タンク１５は、貯留水の水面の上方から可燃性ガスを導出する導出導管１６を備えており、導出導管１６はサイクロン１７、第２誘引ファン１２ｂ、第８開閉弁８ｈを介して、貯留槽５に接続されている。この結果、バイパス導管１４、導出導管１６により、乾溜炉２ａ，２ｂで生成した可燃性ガスを、改質触媒槽３を迂回して貯留槽５に供給する第２の供給手段１８が形成されている。

貯留槽５は、内部に貯留する可燃性ガスを取り出して、内燃機関、発電装置の熱源等の外部の燃焼装置（図示せず）に供給する取出導管１９を備えており、取出導管１９は第９開閉弁８ｉを介して貯留槽５に接続されている。

また、乾留ガス化処理装置１は、第１開閉弁８ａ〜第９開閉弁８ｉの開閉、送風ファン６、第１誘引ファン１２ａ、第２誘引ファン１２ｂの作動を制御する制御装置２０を備えている。制御装置２０は、第１開閉弁８ａ、第２開閉弁８ｂの開閉を制御して、乾溜炉２ａ，２ｂに燃焼用酸素を供給する酸素供給手段として作用する。また、制御装置２０は、第３開閉弁８ｃ〜第９開閉弁８ｉの開閉を制御することにより、第１の供給手段１３と第２の供給手段１８との切替を行う切替制御手段として作用する。

次に、乾溜炉２ａ，２ｂの構成を、乾溜炉２ａを例として説明する。尚、乾溜炉２ｂは乾溜炉２ａの第１酸素導管７ａ、第１開閉弁８ａ、第１可燃性ガス導管９ａにそれぞれ対応して、第２酸素導管７ｂ、第２開閉弁８ｂ、第２可燃性ガス導管９ｂを備えることを除いて、乾溜炉２ａと全く同一の構成を備えている。

乾溜炉２ａは、図２に示すように、上面部に開閉自在な投入扉２１を有する投入口２２が形成され、投入口２２から乾溜により可燃性ガスを発生するガス発生材料が乾溜炉２ａ内に投入可能とされている。乾溜炉２ａは、投入扉２１を閉じた状態では、その内部が実質的に外気と遮断されるようになっている。

前記ガス発生材料は、乾溜により可燃性ガスを発生する材料であればどのような材料であってもよいが、例えば、木屑等の木質系廃棄物、古タイヤ、プラスチック等の樹脂系廃棄物等の廃棄物Ａを用いることができる。

乾溜炉２ａの下部は、下方に突出する円錐台形状に形成され、その底面部２３及び斜面状の側壁部２４の外面部には、乾溜炉２ａの内部と隔離された空室２５が形成されており、空室２５には第１酸素導管７ａが第１開閉弁８ａを介して接続されている。空室２５は、底面部２３及び側壁部２４に設けられた給気ノズル（図示せず）を介して乾溜炉２ａの内部に連通されている。また、乾溜炉２ａの外周部には、その冷却構造として乾溜炉２ａの内部と隔離されたウォータジャケット２６が形成されている。

乾溜炉２ａの下部の側部には、乾溜炉２ａ内に収納された廃棄物Ａに着火するための着火バーナ２７と、炉床温度を検知するための温度センサ２８とが設けられている。着火バーナ２７は、乾溜炉２ａの内部に向かって燃焼炎を生ぜしめ、該燃焼炎により乾溜炉２ａ内の廃棄物Ａに着火する。一方、温度センサ２８は、図２には１つだけが示されているが、乾溜炉２ａの外周に沿って等間隔で４箇所に設けられている。

また、乾溜炉２ａの上部の側部には、乾溜炉２ａ内の酸素濃度を検知するための酸素センサ２９と、乾溜炉２ａ内の二酸化炭素濃度を検知するための二酸化炭素センサ３０とが設けられていると共に、第１可燃性ガス導管９ａが導出されている。

そして、第１開閉弁８ａ、着火バーナ２７、温度センサ２８、酸素センサ２９、二酸化炭素センサ３０は、それぞれ制御装置２０に接続されている。

次に、乾留ガス化処理装置１の作動について説明する。

乾留ガス化処理装置１では、まず、乾溜炉２ａの投入扉２１を開き、廃棄物Ａを乾溜炉２ａの内部に投入する。

次に、投入扉２１を閉じた後、制御装置２０により着火バーナ２７が作動され、着火バーナ２７が乾溜炉２ａの内部に向かって燃焼炎を発生させることにより、廃棄物Ａに着火される。このとき、制御装置２０により第１開閉弁８ａが開弁されているが、他の第２開閉弁８ｂ〜第９開閉弁８ｉは全て閉弁されている。また、制御装置２０により送風ファン６、第１誘引ファン１２ａ、第２誘引ファン１２ｂが作動されている。

廃棄物Ａに着火され、廃棄物Ａの部分的燃焼が開始されると、制御装置２０により着火バーナ２７が停止される。このとき、第１開閉弁８ａは制御装置２０により比較的小さな開度で開弁されており、送風ファン６から第１酸素導管７ａを介して供給される燃焼用酸素としての比較的少量の空気が、空室２５から底面部２３及び側壁部２４に設けられた給気ノズルを介して乾溜炉２ａの内部に供給されている。

そこで、廃棄物Ａの前記部分的燃焼は、廃棄物Ａの投入時に乾溜炉２ａ内に存在していた空気と送風ファン６から供給される比較的少量の空気とにより行われ、該部分的燃焼が廃棄物Ａの下層部に徐々に広がることにより火床が形成される。制御装置２０は、廃棄物Ａの下層部における前記部分的燃焼の広がりに伴って、第１開閉弁８ａの開度を次第に大きくし、徐々に燃焼用酸素の供給を増加させる。

このとき、制御装置２０は、前記４箇所の温度センサ２８により検知される炉床温度により前記火床の形成を監視している。そして、制御装置２０は、各温度センサ２８により検知される炉床温度に所定の設定値以上のバラツキがあるときには、火床の形成が均一に行われていないものと判断して、第１開閉弁８ａの開度を調整し、各温度センサ２８により検知される炉床温度のバラツキが所定の設定値未満になるまで、燃焼用の酸素量を固定するか又は低減する。この結果、廃棄物Ａの下層部に前記火床を均一に形成することができる。

次に、廃棄物Ａの下層部に火床が形成されると、その燃焼熱により廃棄物Ａの上層部の乾留が開始され、該乾溜により可燃性ガスが発生し始める。そこで、制御装置２０は、第３開閉弁８ｃを開弁し、前記可燃性ガスの貯留槽５への供給を開始する。

しかし、前記可燃性ガスが発生し始めた時期には、廃棄物Ａの乾溜により生成する可燃性成分は僅かであり、乾溜炉２ａの上部には空気が残存している。この結果、前記可燃性ガスは可燃性成分に乏しく酸素に富んだ状態となっており、直ちに第１可燃性ガス導管９ａを介して改質触媒槽３に供給すると、改質触媒槽３に内蔵されている改質触媒が劣化される虞がある。

そこで、制御装置２０は、温度センサ２８により検知される炉床温度が廃棄物Ａの乾溜を継続的に可能とする温度、例えば４００℃未満であり、酸素センサ２９により検知される酸素濃度が前記改質触媒を劣化させる濃度、例えば３容積％以上であるときには、第３開閉弁８ｃと共に、第７開閉弁８ｇ及び第８開閉弁８ｈを開弁する。このようにすると、乾溜炉２ａで発生した前記可燃性ガスは、第２誘引ファン１２ｂにより誘引され、バイパス導管１４と導出導管１６とからなる第２の供給手段１８により、改質触媒槽３を迂回して貯留槽５に供給される。

尚、前記可燃性ガスは、バイパス導管１４により水タンク１５内の貯留水中にバブリングされることにより空気が除去されると共にその温度が低下させられ、サイクロン１７により除塵される。

次に、廃棄物Ａの下層部の燃焼が、送風ファン６から供給される燃焼用酸素により徐々に安定化するとともに、その範囲が徐々に拡大していくと、該燃焼の拡大に伴ってその燃焼熱による廃棄物Ａの上層部の乾溜も進行し、可燃性ガスの発生量が増加する。

そこで、制御装置２０は、温度センサ２８により検知される炉床温度が廃棄物Ａの乾溜を継続的に可能とする温度以上になり、酸素センサ２９により検知される酸素濃度が前記改質触媒を劣化させる濃度未満になったならば、第７開閉弁８ｇ及び第８開閉弁８ｈを閉弁し、第３開閉弁８ｃと共に、第４開閉弁８ｄ及び第６開閉弁８ｆを開弁する。このようにすると、乾溜炉２ａで発生した前記可燃性ガスは、第１誘引ファン１２ａにより誘引され、第１可燃性ガス導管９ａと改質ガス導管１０とからなる第１の供給手段１３により、改質触媒槽３を介して貯留槽５に供給される。すなわち、制御装置２０により、前記可燃性ガスの供給が第２の供給手段１８から第１の供給手段１３に切替られる。

このとき、前記可燃性ガスは、含有する酸素濃度が３容積％未満となっているので、改質触媒槽３に内蔵されている前記改質触媒を劣化させることなく、該改質触媒により含有するタール状物質を低分子成分に改質することができる。前記改質触媒により改質された可燃性ガスは、改質ガス導管１０によりセラミックスフィルタ１１により除塵されたのち、貯留槽５に供給される。尚、前記改質された可燃性ガスは高温であるが、セラミックスフィルタ１１はそれ自体優れた耐熱性を備えているので、該可燃性ガスの除塵に好適に用いることができる。

また、温度センサ２８により検知される炉床温度が廃棄物Ａの乾溜を継続的に可能とする温度以上になり、酸素センサ２９により検知される酸素濃度が前記改質触媒を劣化させる濃度未満になったならば、乾溜炉２ａでは廃棄物Ａの乾溜が継続的に行われる定常状態となる。前記定常状態では、制御装置２０が乾溜炉２ａに供給される燃焼用酸素の供給を調整することにより、廃棄物Ａの乾溜が継続的且つ安定的に進行するように制御する。

前記燃焼用酸素の供給の制御として、制御装置２０は、酸素センサ２９により検知される酸素濃度が増加したときには、酸素が過剰になって廃棄物Ａの下層部の燃焼が促進され、廃棄物Ａの乾溜が過剰になっているものと判断する。そこで、制御装置２０は、第１開閉弁８ａの開度を小さくして、送風ファン６から乾溜炉２ａに供給される燃焼用酸素の量を低減させ、廃棄物Ａの燃焼及び乾溜を抑制する。

一方、制御装置２０は、酸素センサ２９により検知される酸素濃度が低減したときには、廃棄物Ａの下層部における燃焼用酸素が不足して廃棄物Ａの燃焼が抑制され、廃棄物Ａの乾溜が衰えつつあるものと判断する。そこで、制御装置２０は、第１開閉弁８ａの開度を大きくして、送風ファン６から乾溜炉２ａに供給される燃焼用酸素の量を増加させ、廃棄物Ａの燃焼及び乾溜を促進する。

また、制御装置２０は、二酸化炭素センサ３０により検知される二酸化炭素濃度が増加したときには、廃棄物Ａの下層部の燃焼が促進され、廃棄物Ａの乾溜が過剰になっているものと判断する。そこで、制御装置２０は、第１開閉弁８ａの開度を小さくして、送風ファン６から乾溜炉２ａに供給される燃焼用酸素の量を低減させ、廃棄物Ａの燃焼及び乾溜を抑制する。

一方、制御装置２０は、二酸化炭素センサ３０により検知される二酸化炭素濃度が低減したときには、廃棄物Ａの下層部における燃焼用酸素が不足して廃棄物Ａの燃焼が抑制され、廃棄物Ａの乾溜が衰えつつあるものと判断する。そこで、制御装置２０は、第１開閉弁８ａの開度を大きくして、送風ファン６から乾溜炉２ａに供給される燃焼用酸素の量を増加させ、廃棄物Ａの燃焼及び乾溜を促進する。

また、制御装置２０は、各温度センサ２８により検知される炉床温度が低下したときには、乾溜炉２ａにおける廃棄物Ａの乾溜が進行していないか、火床が崩れる等の不具合が生じているものと判断して、第１開閉弁８ａの開度を大きくして、送風ファン６から乾溜炉２ａに供給される燃焼用酸素の量を増加させ、廃棄物Ａの乾溜を促進する。一方、制御装置２０は、各温度センサ２８により検知される炉床温度が上昇したときには、乾溜炉２ａにおける廃棄物Ａの乾溜が過剰になっているものと判断して、第１開閉弁８ａの開度を小さくして、送風ファン６から乾溜炉２ａに供給される燃焼用酸素の量を低減させ、廃棄物Ａの乾溜を抑制する。

本実施形態において、制御装置２０による前記燃焼用酸素の供給の制御は、酸素センサ２９を用いる方法、二酸化炭素センサ３０を用いる方法、温度センサ２８を用いる方法の３つの方法を組み合わせて行っている。しかし、制御装置２０による前記燃焼用酸素の供給の制御は、前記方法のいずれか１つの方法のみで行ってもよく、いずれか２つの方法を組み合わせて行ってもよい。

前記定常状態が進行すると、やがて乾溜炉２ａ内で乾溜可能な廃棄物Ａが無くなり、廃棄物Ａの乾溜が終了し、その後は残存する廃棄物Ａの灰化が行われる。このとき、制御装置２０は、第１開閉弁８ａの開度を最大にすることにより、廃棄物Ａの灰化を完全に行うことができる。

本実施形態の乾留ガス化処理装置１では、乾溜炉２ａにおける廃棄物Ａの乾溜が終了したならば、代わって乾溜炉２ｂにより廃棄物Ａの乾溜を行うことにより連続運転を行うことができる。２基の乾溜炉２ａ，２ｂを交互に運転する方法については、本出願人の出願になる特開平８−９４０４３号公報に詳細な記載がある。

また、本実施形態の乾留ガス化処理装置１では、２基の乾溜炉２ａ，２ｂを交互に運転する際に、最初に運転される乾溜炉２ａ又は乾溜炉２ｂにおいて、木屑等の木質系ガス発生材料のみを収容して、該木質系ガス発生材料の乾溜ガス化処理を行うようにしてもよい。このとき、前記木質系ガス発生材料の乾溜により発生する可燃性ガスは、二酸化炭素、一酸化炭素及び水素等に富んでおり、還元雰囲気となっている。そこで、このような還元雰囲気の可燃性ガスを、第１可燃性ガス導管９ａを介して改質触媒槽３に供給することにより、改質触媒槽３を還元雰囲気とすることができ、前記改質触媒の劣化を抑制することができる。

尚、本実施形態の乾留ガス化処理装置１では、第１の供給手段１３から供給される可燃性ガスと、第２の供給手段１８から供給される可燃性ガスとの両方の可燃性ガスを１つの貯留槽５に貯留するようにしている。しかし、第２の供給手段１８から供給される可燃性ガスは前記タール状物質が改質されずにそのまま含まれているので、貯留槽５を２基とし、第１の供給手段１３から供給される可燃性ガスと、第２の供給手段１８から供給される可燃性ガスとをそれぞれ異なる貯留槽５に貯留するようにしてもよい。

１…乾留ガス化処理装置、２ａ，２ｂ…乾溜炉、３…改質触媒槽、５…貯留槽、６…送風ファン、１３…第１の供給手段、１８…第２の供給手段、２０…制御装置、２８…温度センサ、２９…酸素センサ、３０…二酸化炭素センサ、Ａ…廃棄物。

Claims

乾溜により可燃性ガスを発生するガス発生材料を収納すると共に、該ガス発生材料の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該ガス発生材料の残部を乾溜して可燃性ガスを発生させる乾溜炉と、該乾溜炉に燃焼用の酸素を供給する酸素供給制御手段と、該乾溜炉で発生した可燃性ガスを貯留する貯留槽と、該乾溜炉で発生した可燃性ガスを、該可燃性ガスに含まれるタール状物質を改質する改質触媒を備える触媒手段を介して、該貯留槽に供給する第１の供給手段とを備える乾留ガス化処理装置であって、
該乾溜炉で発生した可燃性ガスを、該触媒手段を迂回して該貯留槽に供給する第２の供給手段と、
該乾溜炉の炉床温度を検知する温度検知手段と、
該乾溜炉で発生した可燃性ガスに含まれる酸素濃度を検知する酸素検知手段と、
該第１の供給手段と該第２の供給手段とを切替える切替制御手段とを備え、
該切替制御手段は、該温度検知手段により検知される炉床温度が該ガス発生材料の乾溜を継続的に可能とする温度未満であり、該酸素検知手段により検知される酸素濃度が該改質触媒を劣化させる濃度以上であるときには、該可燃性ガスの供給を該第２の供給手段により行い、該温度検知手段により検知される炉床温度が該ガス発生材料の乾溜を継続的に可能とする温度に達すると共に、該酸素検知手段により検知される酸素濃度が該改質触媒を劣化させる濃度未満となったときに、該可燃性ガスの供給を該第２の供給手段から該第１の供給手段に切替えることを特徴とする乾留ガス化処理装置。
請求項１記載の乾留ガス化処理装置において、前記酸素供給制御手段は、前記酸素検知手段により検知される酸素濃度が増加したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させ、該酸素検知手段により検知される酸素濃度が低減したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させることを特徴とする乾留ガス化処理装置。
請求項１又は請求項２記載の乾留ガス化処理装置において、乾溜炉で発生した可燃性ガスに含まれる二酸化炭素濃度を検知する二酸化炭素検知手段を備え、前記酸素供給制御手段は、該二酸化炭素検知手段により検知される二酸化炭素濃度が増加したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させ、該二酸化炭素検知手段により検知される二酸化炭素濃度が低減したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させることを特徴とする乾留ガス化処理装置。
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の乾留ガス化処理装置において、前記温度検知手段を前記乾溜炉の炉床の複数箇所に設け、前記酸素供給制御手段は、各温度検知手段により検知される炉床温度が上昇したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を低減させ、各温度検知手段により検知される炉床温度が低下したときには該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を増加させることを特徴とする乾留ガス化処理装置。
請求項４記載の乾留ガス化処理装置において、前記ガス発生材料の一部を燃焼させる際に、各温度検知手段により検知される炉床温度に所定の設定値以上のバラツキがあるときには、前記酸素供給制御手段は、該バラツキが該所定の設定値未満となるまで、該乾溜炉に供給する燃焼用の酸素量を固定するか又は低減することを特徴とする乾留ガス化処理装置。
請求項１〜５のいずれか１項記載の乾留ガス化処理装置において、少なくとも２基の前記乾溜炉を備えることを特徴とする乾留ガス化処理装置。
請求項６記載の乾留ガス化処理装置において、１つの乾溜炉に木質系ガス発生材料を収容して該木質系ガス発生材料の一部を燃焼させつつ該燃焼熱により該木質系ガス発生材料の残部を乾溜して還元雰囲気の可燃性ガスを発生させ、該可燃性ガスを前記第１の供給手段を介して前記触媒手段に供給し、該木質系ガス発生材料の乾留ガス化処理の終了後に、他の乾溜炉に収容されたガス発生材料の乾留ガス化処理を行うことを特徴とする乾留ガス化処理装置。