JP2018028408A - 廃棄物ガス化溶融装置及び廃棄物ガス化溶融方法 - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄物ガス化溶融炉からの排ガス中の有用ガス成分を工業製品製造の原料や燃料ガスとして利用する際、排ガス中の有害ガス成分を極力除去することを課題とする。【解決手段】炉底にコークス床を形成し、廃棄物を熱分解、ガス化、燃焼し、灰分を溶融して溶融スラグとして排出し、炉底部に溶融スラグの出滓口４、出滓口の直上で酸素富化空気を炉内へ吹き込む主羽口５そして該主羽口の上方位置に空気吹込み用の副羽口６が設けられ、炉内上部のフリーボード部の温度を測定するフリーボード部温度測定手段２６と、出滓口から排出される溶融スラグの温度を測定する溶融スラグ温度測定手段２７と、フリーボード部温度と溶融スラグ温度にもとづき、主羽口から吹き込む酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気の供給量の少なくとも一つを調整することで溶融スラグ温度とフリーボード部温度を制御する制御装置２８とを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物をコークス床式ガス化溶融炉内で熱分解、部分酸化し、灰分を溶融する廃棄物ガス化溶融装置及び廃棄物ガス化溶融方法に関する。

都市ごみやシュレッダーダストなどの廃棄物を処理する技術として、廃棄物を熱分解、燃焼して、灰分を溶融しスラグにして排出する廃棄物溶融処理が知られている。

この処理方法は、廃棄物を熱分解してガス化することによりその燃焼熱を回収することができるとともに、灰分を溶融してスラグとして排出した後に、埋立処分などで最終処分される量を減容することができる利点を有している。このような溶融処理方法には幾つかの方式があるが、その一つとして、コークス床式廃棄物ガス化溶融炉による方法がある。

このコークス床式廃棄物ガス化溶融炉は、炉下部に堆積させたコークスを燃焼させ、この高温のコークス上へ廃棄物を投入して、熱分解及び部分酸化させてガス化するとともに灰分を溶融してスラグにする処理を行なう炉である（特許文献１参照）。

特許文献１のコークス床式廃棄物ガス化溶融炉においては、竪型筒状をなす炉体の内部が大別して縦（上下）方向で３つの領域に区分される。すなわち、炉下部にコークスを堆積させたコークス床を有する高温燃焼帯が形成され、この高温燃焼帯の上に廃棄物堆積層が形成され、炉上部にて該廃棄物堆積層の上方に大きな空間のフリーボード部が形成されている。

かかる廃棄物ガス化溶融炉では、炉下部における高温燃焼帯に主羽口が設けられていて、酸素富化空気が吹き込まれ、高温燃焼帯では、投入されて堆積されたコークス床のコークスが燃焼して、灰分を溶融する溶融熱源となっている。また、廃棄物堆積層では投入されて堆積された廃棄物が熱分解及び部分酸化される。また、廃棄物が熱分解されて生成した熱分解ガス（可燃性ガス）の一部が部分燃焼されて炉内部を所定温度に維持するようになっている。

このようにコークス床式廃棄物ガス化溶融炉は、一つの炉で、廃棄物をその炉内での降下に伴い熱分解ガス化処理と溶融処理の両方を行うことのできる設備である。投入された廃棄物は熱分解され、ガスと灰分が生成される。炉下部では、主羽口からの酸素富化空気の送風によりコークス床のコークスが燃焼され高温燃焼帯が形成され、廃棄物の灰分が溶融されスラグとメタルとして排出される。コークス床はコークス同士間に生ずる空隙で、主羽口からの酸素富化空気やコークス燃焼により発生した高温ガスを上昇通ガスさせるとともに、溶融したスラグとメタルを降下通液させる高温火格子としても機能している。高温燃焼帯のコークス燃焼により発生し上昇した高温ガスが、高温燃焼帯の上に形成された廃棄物堆積層の廃棄物を加熱し、副羽口からの空気の送風により廃棄物は熱分解され、この熱分解により発生した可燃性ガスを含むガスは廃棄物堆積層内を上昇し、フリーボード部を経て、炉内上部に設けられた排出口より、炉外の二次燃焼室へ排出される。上記ガスは可燃ガスを多量に含んでいて二次燃焼室で燃焼され、ボイラで熱回収され蒸気を発生させその蒸気が発電等に用いられる。ボイラから排出されたガスは、サイクロンで比較的粗いダストが除去され、さらに減温装置で冷却され、有害物質除去剤との反応により有害ガスが除去され、集塵機で除塵処理されるなど排ガス処理された後、煙突から大気に放散される。

廃棄物ガス化溶融炉から排出される排ガス中には有用成分（ＣＯ，Ｈ_２）が含まれており、この有用成分を工業製品製造の原料やガスタービン等の燃料ガスとして利用することが試みられているが、その際、上記排ガス中に含まれていて工業製品の製造等の際に有害となる有害成分（タール，アンモニアＮＨ_３、シアン化水素ＨＣＮ、硫化カルボニルＣＯＳ、硫化水素Ｈ_２Ｓ、二硫化炭素ＣＳ_２）の存在が、上記工業製品の製造等に悪影響を引き起こす。特許文献２では、発生する排ガスに含まれるタールに関して、該タールを熱分解して可燃ガスとして除去する技術が開示されている。

特許文献２では、下段羽口から、廃棄物１ｔ当り２５０Ｎｍ^３の空気を吹き込み、炉頂部ガス温度を８００〜１１００℃に制御して、可燃性ガス中のタールを熱分解・ガス化させることにより、タールを除去することとしている。

特開平０９−０６０８３０ 特開平０９−１６６３０９

廃棄物ガス化溶融炉から排出される排ガスから特許文献２の方法により、有害成分の一つであるタールは除去できるが、排ガス中の有用成分（ＣＯ，Ｈ_２）を工業製品製造の原料や燃料ガスとして利用する際、上記タール以外にも排ガスに含まれる他の有害成分ＮＨ_３，ＨＣＮ，Ｈ_２Ｓ，ＣＯＳ，ＣＳ_２を除去する必要があり、これらを除去するためには排ガスを精製する装置をさらに設ける必要や、精製装置を大掛かりなものとする必要があるので、その分だけ装置費用、運転費用が嵩むという問題があった。また、廃棄物ガス化溶融炉で廃棄物を熱分解する際に発生する有害成分ＮＨ_３，ＨＣＮ，Ｈ_２Ｓ，ＣＯＳ，ＣＳ_２の発生量を廃棄物ガス化溶融炉内で低減する有効な方法がいまだ検討されておらず、排ガス中の有用成分を排ガス排出の後工程での精製なしで、又は精製装置を大掛かりなものとすることなく、工業製品製造の原料や燃料ガスに利用することが困難であるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑み、廃棄物を熱分解してガス化させて得るガスに含まれるタール，ＮＨ_３，ＨＣＮ，Ｈ_２Ｓ，ＣＯＳ，ＣＳ_２の発生量を廃棄物ガス化溶融炉内で低減する廃棄物ガス化溶融装置及び廃棄物ガス化溶融方法を提供することを課題とする。

本発明によれば、上記課題は、次のように構成される廃棄物ガス化溶融装置そして廃棄物ガス化溶融方法によって解決される。

＜廃棄物ガス化溶融装置＞
炉底にコークス床を形成し、廃棄物を熱分解、ガス化、燃焼し、灰分を溶融して溶融スラグとして排出する廃棄物ガス化溶融装置において、
炉底部に溶融スラグの出滓口、該出滓口の直上の炉体下部に酸素富化空気を炉内へ吹き込む主羽口そして該主羽口の上方位置に空気吹込み用の副羽口が設けられ、
炉内上部に形成されるフリーボード部の温度を測定するフリーボード部温度測定手段と、
出滓口から排出される溶融スラグの温度を測定する溶融スラグ温度測定手段と、
測定されたフリーボード部温度と溶融スラグ温度にもとづき、主羽口から吹き込む酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気の供給量の少なくとも一つを調整することで上記溶融スラグ温度とフリーボード部温度を制御する制御装置とを有していることを特徴とする廃棄物ガス化溶融装置。

本発明において、制御装置は、フリーボード部温度を１０００〜１２００℃に制御することそして溶融スラグ温度を１１００〜１４００℃に制御することの少なくとも一方の制御を行うことが好ましい。

＜廃棄物ガス化溶融方法＞
炉底にコークス床を形成し、廃棄物を熱分解、ガス化、燃焼し、灰分を溶融して溶融スラグとして排出する廃棄物ガス化溶融方法において、
炉底部に設けられた出滓口から溶融スラグを排出し、該出滓口の直上の炉体下部に設けられた主羽口から酸素富化空気を炉内へ吹き込みそして該主羽口の上方位置に設けられた副羽口から空気を吹き込み、
炉内上部に形成されるフリーボード部の温度をフリーボード部温度測定手段で測定し、
出滓口から排出される溶融スラグの温度を測定する溶融スラグ温度測定手段で溶融スラグ温度を測定し、
測定されたフリーボード部温度と溶融スラグ温度にもとづき、主羽口から吹き込む酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気の供給量の少なくとも一つを調整することで上記溶融スラグ温度とフリーボード部温度を制御装置により制御することを特徴とする廃棄物ガス化溶融方法。

本発明においては、制御装置により、フリーボード部温度を１０００〜１２００℃に制御することそして溶融スラグ温度を１１００〜１４００℃に制御することの少なくとも一方の制御を行うことが好ましい。

＜発明の原理＞
廃棄物ガス化溶融炉からの排ガス中に含まれる有用成分（ＣＯ，Ｈ_２）を工業製品製造の原料や燃料ガスとして利用する際、排ガス中に存在する有害成分（タール，ＮＨ_３，ＨＣＮ，ＣＯＳ，Ｈ_２Ｓ，ＣＳ_２）が、悪影響を引き起こす。そこで、本発明では、廃棄物ガス化溶融炉内での有害成分の発生を抑制し、また生成した有害成分を炉内で分解して、排ガス中の有害成分量を抑制することを図る。各有害成分は次のようなプロセスで発生し、発生抑制と分解が可能である。

（１）タール
タールは廃棄物の熱分解により発生するが、フリーボード部温度を１０００℃以上に保持することによりタールを熱分解させ炭化水素にすることができる。

（２）ＮＨ_３
ＮＨ_３，ＨＣＮは廃棄物に含まれるＮが、廃棄物堆積層のうち廃棄物熱分解部（ガス化層）内での廃棄物の熱分解により生成し、また廃棄物熱分解部の廃棄物から発生したＮを含む熱分解生成物がフリーボードで熱分解することにより生成する。以下、ＮＨ_３，ＨＣＮについて説明する。

ＮＨ_３は発生プロセスに関わらず、フリーボード部温度を８００℃以上にすることによりＮ_２とＨ_２に分解することができる。

（３）ＨＣＮ
ＨＣＮは廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部温度、及びフリーボード部での熱分解生成物の熱分解温度が高くなると生成量が増加する。廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部は、炉下部の高温燃焼帯から上昇する高温ガスを受け加熱されて温度が維持されており、廃棄物熱分解部温度は上記高温燃焼帯温度に相関して上昇又は下降する。また、高温燃焼帯からの加熱により廃棄物の灰分が溶融され溶融スラグとなり排出されている。炉底部から排出される溶融スラグ温度は高温燃焼帯温度に相関して上昇又は下降する。そのため、廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部は、溶融スラグ温度に相関しており、測定容易な溶融スラグ温度を測定することにより、廃棄物熱分解部温度を調整することができる。そこで、溶融スラグ温度を測定して該溶融スラグ温度を１４００℃以下にするように高温燃焼帯温度を調整して高温燃焼帯を上昇する高温ガスの温度を調整することにより、廃棄物熱分解部温度を適切な温度としてＨＣＮ発生量を抑制することができる。また、フリーボード部温度を１２００℃以下、より好ましくは１１００℃以下にすることによりＨＣＮ発生量を抑制することができる。

ＣＳ_２，ＣＯＳそしてＨ_２Ｓは廃棄物に含まれるＳが、廃棄物堆積層内での廃棄物の熱分解により生成し、また廃棄物堆積層の廃棄物から発生したＳを含む熱分解生成物がフリーボード部で熱分解することにより生成する。以下、ＣＳ_２，ＣＯＳそしてＨ_２Ｓの順に説明する。

（４）ＣＳ_２
廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部温度が高くなると廃棄物からのＣＳ_２生成量が減少し、フリーボード部の熱分解生成物の熱分解部温度が高くなると熱分解生成物からのＣＳ_２生成量が減少する。ＣＳ_２の発生の抑制は、廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部温度を適切に高く制御することで可能となるが、この廃棄物熱分解部温度は前述したように溶融スラグ温度と相関関係にあるので、溶融スラグ温度を適切に高く保つことにより、廃棄物熱分解部温度を適切に高く保つことができる。

廃棄物ガス化溶融炉から排出される排ガス中に残存するＣＳ_２を、廃棄物ガス化溶融炉の下流にガス精製装置を設けて処理するとしても、排ガス中の有用成分を工業製品製造の原料や燃料ガスとして用いる際に支障が生じない程度にまで除去することが困難である。

ＣＳ_２は水またはＨ_２とＣＯ_２等の存在下でＣＯとＨ_２Ｓに分解され、酸性ガスであるＨ_２Ｓはアルカリ水洗浄や塩基性吸着材等により除去可能でありＣＳ_２よりも除去が容易であるので、先ずＣＳ_２の発生を抑制し、それでも発生したＣＳ_２を熱分解し、発生が抑制されても発生し、なお残存するＣＳ_２をフリーボード部で水の存在下で分解してＣＳ_２由来のＨ_２Ｓとして廃棄物ガス化溶融炉から排出させ、下流に設けるアルカリ水洗浄等により除去するようにする。フリーボード部温度を７００℃以上にすることにより、生成したＣＳ_２を水分等と反応させＣＯとＨ_２Ｓに分解することができる。

（５）ＣＯＳ
廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部温度が高くなると廃棄物からのＣＯＳ生成量が減少し、フリーボード部の熱分解生成物の熱分解部温度が高くなると廃棄物熱分解生成物からのＣＯＳ生成量が減少する。ＣＯＳの発生の抑制は、廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部温度を適切に高く制御することで可能となるが、この廃棄物熱分解部温度は前述したように溶融スラグ温度と相関関係にあるので、溶融スラグ温度を１１００℃以上にすることにより、廃棄物熱分解部温度を適切な温度として廃棄物からのＣＯＳ発生量を抑制することができる。また、フリーボード部温度を８００℃以上にすることにより廃棄物熱分解生成物からのＣＯＳ発生量を抑制することができる。

廃棄物ガス化溶融炉から排出される排ガス中に残存するＣＯＳを、廃棄物ガス化溶融炉の下流にガス精製装置を設けて処理するとしても、排ガス中の有用成分を工業製品製造の原料や燃料ガスとして用いる際に支障が生じない程度にまで除去することが困難である。

ＣＯＳは水またはＨ_２とＣＯ_２等の存在下でＣＯとＨ_２Ｓに分解され、酸性ガスであるＨ_２Ｓはアルカリ水洗浄や塩基性吸着材等により除去可能でありＣＯＳよりも除去が容易であるので、先ずＣＯＳの発生を抑制し、それでも発生したＣＯＳを熱分解し、発生が抑制されても発生し、なお残存するＣＯＳをフリーボード部で水の存在下で分解してＣＯＳ由来のＨ_２Ｓとして廃棄物ガス化溶融炉から排出させ、下流に設けるアルカリ水洗浄等により除去するようにする。フリーボード部温度を８００℃以上にすることにより、生成したＣＯＳを水分等と反応させＣＯとＨ_２Ｓに分解することができる。

（６）Ｈ_２Ｓ
Ｈ_２Ｓは廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部温度が高くなると、廃棄物からのＨ_２Ｓ生成量が増加し、またフリーボード部の熱分解生成物の熱分解部温度が高くなると、廃棄物熱分解生成物からのＨ_２Ｓ生成量が増加する。Ｈ_２Ｓの発生の抑制は、廃棄物堆積層の廃棄物熱分解部温度を適切に低く制御することで可能となるが、この廃棄物熱分解部温度は前述したように溶融スラグ温度と相関関係にあるので、溶融スラグ温度を１４００℃以下にすることにより、廃棄物熱分解部温度を適切に低くすることができ、Ｈ_２Ｓ発生量を抑制することができる。溶融スラグ温度が１４００℃より高くなると、溶融スラグに含まれて排出されている無機ＳがＨ_２Ｓとなり排ガスに含まれて排出されるため好ましくない。また、フリーボード部温度を１２００℃以下、より好ましくは１１００℃以下にすることによりＨ_２Ｓ発生量を抑制することができる。フリーボード部温度が１２００℃より高くなると、ダストとして排出され、下流の集塵装置で排ガスから除去できている無機Ｓが、Ｈ_２Ｓとなり排ガスに含まれて排出されるため好ましくない。

このように、Ｈ_２Ｓの発生が抑制されるが、それでもなお残存するＨ_２Ｓは、上述したＣＳ_２由来そしてＣＯＳ由来のＨ_２Ｓとともに、排ガス中に含まれ排出される。かかるＨ_２Ｓは、酸性で水に対し易溶解性なので、廃棄物ガス化溶融装置の下流側に設ける排ガス洗浄装置でアルカリ洗浄水により除去したり、塩基性吸着材等で除去できる。しかも、排ガス中に含まれるＨ_２Ｓは、ＣＳ_２，ＣＯＳ，Ｈ_２Ｓの発生が抑制された後に残るＨ_２Ｓであり少量なので、塩基性吸着材等の使用量が少なくてすむ。

以上のような発明の原理にもとづき、本発明では、フリーボード部温度、そして溶融スラグ温度を適正な温度範囲に制御して廃棄物ガス化溶融炉の運転を行うこととしたので、排ガス中の有用成分を工業製品製造の原料や燃料ガスに利用するに際し、廃棄物ガス化溶融炉内での有害成分の発生を抑制し、また生成した有害成分を分解して炉外への排出を抑制でき、有用成分を工業製品製造の原料や燃料ガスとして支障なく用いることができるようになる。本発明では、上記フリーボード部温度そして溶融スラグ温度を、主羽口から吹き込む酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気の供給量の少なくとも一つを制御することで適切な範囲に維持する。

本発明は、以上のように、フリーボード部温度と溶融スラグ温度とを測定し、両温度にもとづき、主羽口から吹き込む酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気の供給量の少なくとも一つを調整することで上記溶融スラグ温度とフリーボード部温度を制御することとしたので、排ガス中の有用成分をそのまま工業製品製造の原料や燃料ガスに利用するに際し、廃棄物ガス化溶融炉内での有害成分の発生を抑制し、また生成した有害成分を分解して炉外への排出を抑制でき、上記有用成分を容易に工業製品製造の原料や燃料ガスとして用いることができるようになる。

本発明の一実施形態装置の概要構成図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。

図１に示される、本発明の実施形態の廃棄物ガス化溶融装置は、コークスを燃料として供給し、主羽口から炉下部内へ酸素富化空気を吹き込むコークス床式ガス化溶融炉と、その周辺装置とを備えている。

図１に示される本発明の実施形態のコークス床式ガス化溶融炉１（以下、単に「ガス化溶融炉１」という）は、該ガス化溶融炉１の炉上部に、廃棄物、燃料としてのコークス、生成されるスラグの成分調整材としての石灰石を炉内へ投入するための投入口２が設けられ、また、上部側方には炉内のガスを炉外へ排出するためのガス排出口３が設けられている。また、ガス化溶融炉１の炉底部には溶融スラグと溶融金属を排出するための出滓口４が設けられている。

ガス化溶融炉１の上方には、周辺装置として、廃棄物、コークス、石灰石をそれぞれ供給する廃棄物供給装置２１、コークス供給装置２２、石灰石供給装置２３が配設されており、コークス供給装置２２から供給されたコークス、石灰石供給装置２３から供給された石灰石は搬送コンベア（図示せず）により上記投入口２まで搬送され、廃棄物供給装置２１からの廃棄物とともに上記投入口２から炉内に投入される。

ガス化溶融炉１のガス排出口３から排出されるガスは、酸性ガスやダスト等を除去された後、工業製品製造の原料や燃料ガスとして利用される。

このようなコークス床式のガス化溶融炉１では、炉内の内部空間が縦方向で四つの領域に区分されていて、下方から、コークス充填層Ａ、移動層Ｂ、廃棄物堆積層Ｃ、フリーボード部Ｄが形成される。

かかるガス化溶融炉１では、上記コークス充填層Ａと廃棄物堆積層Ｃのそれぞれで、次のように羽口が設けられ酸素含有ガスの炉内への吹込みが行われる。

炉下部におけるコークス充填層Ａには主羽口５が設けられていて、主羽口５から酸素富化空気が吹き込まれる。また、廃棄物堆積層Ｃには副羽口６が設けられ、空気が吹き込まれる。炉外には、酸素富化空気供給装置２４と空気供給装置２５が設けられていて、酸素富化空気供給装置２４から主羽口５を経て酸素富化空気が、そして空気供給装置２５から副羽口６を経て空気が炉内へ供給される。

このような主羽口５、副羽口６を有するガス化溶融炉１内にコークスが投入されると、このコークスが炉下部に下降しコークス充填層Ａが形成され、主羽口５から吹き込まれる酸素富化空気によりコークスが燃焼し、これが燃焼し発生する高温の燃焼ガスが廃棄物の熱分解の熱源となり、さらに、灰分を溶融する熱源となる。

廃棄物堆積層Ｃには、副羽口６から空気が吹き込まれ、高温の燃焼ガスにより廃棄物が乾燥され、次いで熱分解及び部分酸化され可燃分がガス化される。また、フリーボード部Ｄでは、廃棄物が熱分解されて生成した熱分解ガス（可燃性ガス）の一部を部分燃焼させて炉内上部を所定温度に維持し、生成したタール、有害ガス成分を熱分解する。このタール、有害成分については後述する。

本実施形態では、フリーボード部Ｄの温度を制御するために該フリーボード部Ｄの温度（以下、フリーボード部温度という）を測定するフリーボード部温度測定手段（温度計）２６と、出滓口４から排出される溶融スラグの温度を制御するために該溶融スラグの温度（以下、スラグ温度）を測定するスラグ温度測定手段（温度計）２７と、これらの温度にもとづき酸素富化空気供給装置２４の酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び空気供給装置２５の供給量を制御する制御装置２８とを有している。該制御装置２８は、酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び空気供給量の少なくとも一つを調整することで、上記フリーボード部温度とスラグ温度を所定範囲となるように上記酸素富化空気供給装置２４と空気供給装置２５を制御する。この制御については、有害ガス成分の発生抑制そして分解と併せて後述する。

このように構成される廃棄物ガス化溶融炉装置では、廃棄物のガス化溶融処理は次の要領で行われる。

廃棄物供給装置２１からの廃棄物、コークス供給装置２２からのコークスと石灰石供給装置２３からの石灰石がガス化溶融炉１の上部に設けられた投入口２を経て、それぞれ所定量ずつ炉内へ投入され、主羽口５から酸素富化空気が、副羽口６から空気が炉内へ吹き込まれる。

炉内に投入されたコークスは炉下部に下降しコークス充填層Ａが形成され、このコークスが主羽口５から吹き込まれる酸素富化空気によって燃焼し、廃棄物の灰分を溶融する熱源を提供するとともに、発生した高温の燃焼ガスを上昇させ廃棄物の熱分解のために加熱する熱源を提供する。

上記投入口２から投入された廃棄物は、炉内に堆積して廃棄物堆積層Ｃを形成しそこで廃棄物のガス化が行われる。廃棄物堆積層Ｃは層上部に乾燥部そして層下部に廃棄物熱分解部（ガス化層）を形成し、廃棄物は、炉下部のコークス充填層Ａから移動層Ｂを通過し上昇してくる高温の燃焼ガス及び副羽口６から吹き込まれる空気により発生する燃焼ガスによって加熱され、上記乾燥部で乾燥され、次いで上記廃棄物熱分解部で熱分解される。熱分解により生成した可燃性ガスを含む燃焼ガスは上昇し、可燃性ガスの一部が副羽口から吹き込まれる空気によってフリーボード部Ｄにて燃焼され、炉内上部を所定温度に維持し、廃棄物の熱分解により発生した有害物とタール分を分解させる処理が施されるように用いられる。可燃性ガスを多量に含むガスは、炉上部に設けられたガス排出口３より、サイクロン（図示せず）へ排出される。サイクロンでは比較的粗いダストが除去され、さらに、減温装置（図示せず）で冷却され、アルカリ剤等との反応によりＨＣｌやＨ_２Ｓ等酸性ガス成分と有害成分が除去され、集塵機（図示せず）で除塵処理し、さらに残存するＨ_２ＳをＨ_２Ｓ除去装置で除去した後、工業製品製造の原料や燃料ガスとして供給される。

廃棄物堆積層Ｃの廃棄物熱分解部（ガス化層）で廃棄物は熱分解されてガスが生成され、さらに、熱分解により生じた固定炭素や灰分は、コークス及び石灰石とともに下降し移動層Ｂを形成する。移動層Ｂでは、コークス充填層Ａから上昇してくる高温のガスにより下降する上記のものの昇温が行われると同時に、高温ガス中のＣＯ_２により廃棄物の熱分解により生じた固定炭素がガス化される。コークス充填層Ａでは主羽口５から送風される酸素富化空気によりコークスとガス化されずに残った廃棄物の固定炭素が燃焼され、この燃焼熱により廃棄物の灰分が溶融され溶融スラグと溶融メタルが生成される。石灰石は灰分が溶融されたスラグの性状を好ましいものとする調整材として働く。さらに、発生した高温の燃焼ガスが上昇し廃棄物の熱分解のために加熱する熱源となる。

主羽口５から下方の炉下部では、高温になりながらも燃え尽きていないコークスがコークス塊同士の間隙を保持して充填された状態でコークス充填層Ａを形成しており、溶融スラグと溶融メタルはコークス塊同士の間隙を滴下し炉底に達する。溶融スラグと溶融メタルは炉底に達するまでに均質化され性状が安定化され、炉底に設けられた出滓口４から排出され、該溶融スラグと溶融メタルは炉外に設けられた水砕装置（図示せず）に供給され冷却固化され、冷却固化された水砕スラグと水砕金属が回収される。

本発明では、このように廃棄物がガス化溶融処理される際に発生する有害ガス成分の発生を抑制し、生成した有害ガス成分を分解して、ガス化溶融炉から排出されるガス中の有害成分の含有量を抑制する。ガス化溶融炉における有害成分の発生を抑制し、発生した有害成分を分解する挙動について詳述する。

ガス化溶融炉から排出される排ガス中には、有用成分（ＣＯ_２，Ｈ_２）が含まれており、本実施形態ではこの有用成分を工業製品製造の原料や燃料ガスとして利用できるようにしている。工業製品製造の原料や燃料ガスとして利用するには、上記排ガスに、有害成分（タール，ＮＨ_３，ＨＣＮ，ＣＯＳ，Ｈ_２Ｓ，ＣＳ_２）が含有されていないこと、あるいは支障が生じない程度に含有量が抑制されていることが求められる。そこで、本実施形態では、次のようにして、有害成分の発生を抑制するとともに、それでも発生する有害ガス成分を分解して、ガス化溶融炉から排出される排ガス中の有害成分含有量を抑制することとしている。

既に、＜発明の原理＞で説明したようなプロセスのもとで、有害成分としてのタール，ＮＨ_３，ＨＣＮ，ＣＯＳ，Ｈ_２Ｓ，ＣＳ_２が発生するが、これらの有害成分は、既述したように所定条件のもとで、発生の抑制、分解が可能である。このプロセスの所定条件をまとめると次のごとくである。
（ａ）タール
フリーボード部の温度を１０００℃以上とすることで熱分解により炭化水素に分解する。
（ｂ）ＮＨ_３
フリーボード部の温度を８００℃以上とすることでＮ_２とＨ_２と分解できる。
（ｃ）ＨＣＮ
溶融スラグ温度を１４００℃以下とすることで生成量を抑制でき、フリーボード部温度を１２００℃以下、好ましくは１１００℃以下にすることで生成量を抑制する。
（ｄ）ＣＳ_２
溶融スラグ温度を高めとすることで生成量を抑制でき、廃棄物堆積層での廃棄物熱分解部温度及びフリーボード部での熱分解温度が高くなると生成量が減少し、フリーボード部温度を７００℃以上にすることで、ＣＯとＨ_２Ｓに分解できる。
（ｅ）ＣＯＳ
溶融スラグ温度を１１００℃以上とし、フリーボード部温度を８００℃以上とすることで生成量を抑制でき、フリーボード部温度を８００℃以上とすることで、ＣＯとＨ_２Ｓに分解できる。
（ｆ）Ｈ_２Ｓ
溶融スラグ温度を１４００℃以下とし、フリーボード部温度を１２００℃以下、好ましくは１１００℃以下にすることで生成量を抑制する。

以上の（ａ）〜（ｆ）の条件を総括すると、フリーボード部温度を１０００〜１２００℃、溶融スラグ温度を１１００〜１４００℃に制御することにより、列挙した有害成分の発生抑制そして分解に共通して効果がある。

上記フリーボード部温度そして溶融スラグ温度は、本発明ではこれらの温度を監視しつつ、主羽口から吹き込む酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気供給量のうち少なくとも一つの調整を行うことで、所定温度範囲に保たれる。ここで、酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気供給量の供給量の調整は、次の要領でなされる。

（ｉ）溶融スラグ温度が所定温度範囲の下限値より低下した場合は、主羽口からの酸素富化空気の供給量を増加または酸素濃度を増加する。酸素富化空気の供給量を増加または酸素濃度を増加することにより、供給する酸素量を増加しコークス充填層Ａのコークスの燃焼を促進して溶融熱源量を増加し、又は酸素富化空気の窒素濃度を減少させ窒素の加熱に用いられる熱量を削減して、燃焼ガス温度を上昇させ、溶融スラグ温度を上昇させる。

（ii）溶融スラグ温度が所定温度範囲の上限値より上昇した場合は、主羽口からの酸素富化空気供給量を減少または酸素濃度を減少する。酸素富化空気の供給量を減少または酸素濃度を減少することにより、供給する酸素量を減少しコークス充填層Ａのコークスの燃焼を緩和して溶融熱源量を減少し、又は酸素富化空気の窒素濃度を増加させ窒素の加熱に用いられる熱量を増加して、燃焼ガス温度を降下させ溶融スラグ温度を降下させる。

（iii）フリーボード部温度が所定温度範囲の下限値より低下した場合は、副羽口からの空気供給量を増加し、可燃ガスの燃焼を促進しフリーボード部温度を上昇させ、それでも所定温度範囲に到達しないときには、さらに主羽口からの酸素富化空気供給量を増加し燃焼ガス発生を促進しフリーボード部温度を上昇させる。

（iv）フリーボード部温度が所定温度範囲の上限値より上昇した場合は、副羽口からの空気供給量を減少し、可燃ガスの燃焼を抑制しフリーボード部温度を降下させ、それでも所定温度範囲に到達しないときには、さらに主羽口からの酸素富化空気供給量を減少し燃焼ガス発生量を低減しフリーボード部温度を降下させる。

４ 出滓口
５ 主羽口
６ 副羽口
２６ フリーボード部温度測定手段（温度計）
２７ 溶融スラグ温度測定手段（温度計）
２８ 制御装置

Claims (4)

1. 炉底にコークス床を形成し、廃棄物を熱分解、ガス化、燃焼し、灰分を溶融して溶融スラグとして排出する廃棄物ガス化溶融装置において、
   炉底部に溶融スラグの出滓口、該出滓口の直上の炉体下部に酸素富化空気を炉内へ吹き込む主羽口そして該主羽口の上方位置に空気吹込み用の副羽口が設けられ、
   炉内上部に形成されるフリーボード部の温度を測定するフリーボード部温度測定手段と、
   出滓口から排出される溶融スラグの温度を測定する溶融スラグ温度測定手段と、
   測定されたフリーボード部温度と溶融スラグ温度にもとづき、主羽口から吹き込む酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気の供給量の少なくとも一つを調整することで上記溶融スラグ温度とフリーボード部温度を制御する制御装置とを有していることを特徴とする廃棄物ガス化溶融装置。
2. 制御装置は、フリーボード部温度を１０００〜１２００℃に制御することそして溶融スラグ温度を１１００〜１４００℃に制御することの少なくとも一方の制御を行うこととする請求項１に記載の廃棄物ガス化溶融装置。
3. 炉底にコークス床を形成し、廃棄物を熱分解、ガス化、燃焼し、灰分を溶融して溶融スラグとして排出する廃棄物ガス化溶融方法において、
   炉底部に設けられた出滓口から溶融スラグを排出し、該出滓口の直上の炉体下部に設けられた主羽口から酸素富化空気を炉内へ吹き込みそして該主羽口の上方位置に設けられた副羽口から空気を吹き込み、
   炉内上部に形成されるフリーボード部の温度をフリーボード部温度測定手段で測定し、
   出滓口から排出される溶融スラグの温度を測定する溶融スラグ温度測定手段で溶融スラグ温度を測定し、
   測定されたフリーボード部温度と溶融スラグ温度にもとづき、主羽口から吹き込む酸素富化空気の供給量、酸素濃度、窒素濃度及び副羽口から吹き込む空気の供給量の少なくとも一つを調整することで上記溶融スラグ温度とフリーボード部温度を制御装置により制御することを特徴とする廃棄物ガス化溶融方法。
4. 制御装置により、フリーボード部温度を１０００〜１２００℃に制御することそして溶融スラグ温度を１１００〜１４００℃に制御することの少なくとも一方の制御を行うこととする請求項３に記載の廃棄物ガス化溶融方法。

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