JP3392194B2 - 可燃性成分を含む廃棄物のガス化方法 - Google Patents

可燃性成分を含む廃棄物のガス化方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可燃性成分を含む廃棄
物を循環式流動床ガス化反応器内で含酸素気体を供給し
ながら流動化状態でガス化し、このガス化反応器の上部
領域からガス固体混合物を分離器へ供給し、ダストを含
むガスと分離された固形物とをこの分離器から別々に導
出し、この固形物の少なくとも一部分を上記ガス化反応
器の下部領域内に再循環する可燃性成分を含む廃棄物の
ガス化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許第4,469,050号明細書
には循環式流動床内における含炭素材料又は廃棄物の燃
焼又はガス化が記載されている。この燃焼又はガス化は
反応器内で流動化状態で行われ、またこの反応器にはサ
イクロン式分離器が接続されている。分離された固形物
の少なくとも一部分はこの分離器から更に上記反応器の
下部領域内に再循環される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は冒頭に述べた
方法で廃棄物のガス化を行うに際して上記ガス化反応器
から排出される灰分量をできるだけ少なくすると同時
に、上記ガス化の際に生じる排ガスの清浄化を低コスト
で行い且つ固形物残渣を低費用で処理又は廃棄する可燃
性成分を含む廃棄物のガス化方法を提供するものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、可燃性成分を
含む廃棄物を循環式流動床ガス化反応器内で含酸素気体
を供給しながら流動化状態でガス化し、このガス化反応
器の上部領域からガス固体混合物を分離器へ供給し、ダ
ストを含むガスと分離された固形物とをこの分離器から
別々に導出し、この固形物の少なくとも一部分を上記ガ
ス化反応器の下部領域内に再循環する可燃性成分を含む
廃棄物のガス化方法において、上記ガス化を上記ガス化
反応器内で700〜1000℃の温度範囲内で行う工程
と、 a)ダストの炭素含量が30〜90重量%、 b)ガス中の遊離O2 の含量が多くとも1容量%、 c)発熱量がほぼ3,000〜6,000kJ/sm3
(sm3 =標準立方米)及び d)ダスト含量が5〜500g/sm3 である含ダスト可燃性ガスを上記分離器から導出し、こ
の含ダスト可燃性ガスを燃焼室内に供給して1200〜
1900℃の温度で燃焼させ、その際に生じる液状スラ
グと燃焼ガスとを別々に排出する工程とを有するように
可燃性成分を含む廃棄物のガス化方法を構成した。
【0005】上記燃焼室内で生成された液状スラグは冷
却後ほんの僅かの溶離性を示すので、再利用又はそのま
ま廃棄処分することができる。また上記分離器から到来
し且つかなりの炭素含量と無視できない重金属含量とを
有する飛行ダストの問題は上記燃焼室内の燃焼により解
決される。同時に有害な有機物質、殊にダイオキシン類
及びフラン類は上記燃焼室内で完全に破壊される。
【0006】上記燃焼室内で充分な高温度を得るため、
上記分離器からの含ダスト可燃性ガスに加えて補助燃料
を上記燃焼室に供給するのがよい。
【0007】上記ガス化反応器からの固形物を上記燃焼
室に供給するのがよい。これにより、上記ガス化反応器
から排出される灰分量を減少させると共に、非常に僅か
の炭素含量と既述のように僅かの溶離性とを有する液状
スラグをより多く上記燃焼室内で生成させることができ
る。
【0008】最大限、上記ガス化反応器からの全灰分を
上記燃焼室内に供給できるように上記燃焼室を設計する
ことができよう。
【0009】ガス1sm3 (固形物がない時の値)につ
き少なくとも100gの固形物及び/又は灰分を上記ガ
ス化反応器から上記燃焼室に供給するのがよい。
【0010】上記ガス化反応器内の操業条件を調節する
ために種々の公知の可能性があり、例えば空気の形で供
給される必要酸素に加えて、例えば水蒸気又は煙道ガス
を追加供給することができる。この場合、空気は酸素冨
化されていてもよい。好ましくは、200〜600℃に
予熱された含酸素気体、例えば空気を上記ガス化反応器
に供給するのがよい。
【0011】更に上記ガス化反応器に補助燃料、例えば
石炭を廃棄物と共に供給するのが役に立つ。これはとり
わけガス化操業の開始段階で通常必要となる。多くの場
合、単位時間内に上記ガス化反応器内に導かれる廃棄物
量の、単位時間内に上記分離器から上記ガス化反応器へ
再循環される固形物量に対する重量比は1:10〜1:
100であるのがよい。
【0012】ガス化される廃棄物として好ましくは都市
ごみ又は産業廃棄物並びにまた有害な特殊ごみが対象と
なる。これらのごみ又は廃棄物は固形状であっても、ス
ラッジ状、ペースト状又は部分的に液状であってもよ
い。これらのごみ又は廃棄物の固形成分含量が低い場
合、例えば砂又は上記ガス化反応器から排出された灰分
のような不活性固形物を混入することができる。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例につき図1を参照しなが
ら説明する。図1は本発明の方法を示す簡単なフロー図
である。
【0014】ガス化反応器1内には、粉砕された廃棄物
が導管2を通して供給されると共に好ましくは予熱され
た流動化空気が導管3を通して供給される。この流動化
空気は先ず分配室4に到達し、次いでノズル火格子5を
通ってガス化反応器1内に流入する。好ましくは同様に
予熱された二次空気は導管6を通して供給される。また
必要に応じて導管7を通して補助燃料、例えば石炭又は
燃料油を導入することができる。なお燃料油又はガスに
よる補助燃焼はとりわけガス化操業の開始段階で有効で
ある。
【0015】ガスと固形物とはガス化反応器1内で循環
式流動床の状態に在る。そしてガス固体混合物はダクト
9を通ってガス化反応器1から離脱し、例えばサイクロ
ン10のような固形物分離器内で分離される。分離され
た固形物は、導管11、サイフォン12及び導管13を
通ってガス化反応器1の下部領域内に送還される。サイ
フォン12及び導管13を通る固形物の貫流量は、空気
供給管14を通して供給される空気により公知のように
制御される。灰分はガス化反応器1から導管15を通し
て排出される。
【0016】ガス化反応器1内の温度は700〜100
0℃の範囲内、好ましくは少なくとも750℃に保持さ
れる。化学量論相当量以下の酸素をガス化反応器1内に
供給することにより、サイクロン10から導管18を通
して導出される含ダストガスは可燃性成分を含み、且つ
その発熱量はかなり大きい。またこの含ダストガスは同
時に有害物質並びにダイオキシン類及びフラン類のよう
な毒性の高い成分を含む。
【0017】導管18内の含ダストガスは燃焼室19に
給送され、ここで1200〜1900℃の範囲内の温度
で燃焼される。含酸素気体(例えば空気又は酸素冨化空
気又は工業用純酸素)は導管20から到来する。補助燃
料、例えば天然ガス又は燃料油の供給にために導管21
が在る。燃焼室19内の操業条件は、燃焼ガスと共に生
じる液状スラグを導管22内を通して排出するように設
定される。
【0018】上述の手法を少し修正して、ガス化反応器
1で生じるが導管18内の含ダストガスには含まれない
固形物をも燃焼室19に供給することができる。このよ
うな固形物は例えばサイフォン12の領域から分岐さ
れ、破線で表示された輸送路23を経て燃焼室19内に
導かれる。また別の手法(図示せず)として、導管15
から排出される灰分の一部分を燃焼室19内に供給する
こともできる。その際、燃焼室19内の激しい燃焼によ
り非常に僅かの残存炭素を含むスラグが生成する。この
生成したスラグはその溶離性が非常に僅かなので、例え
ば建設分野で再利用するか又は問題なく廃棄処分するこ
とができる。
【0019】燃焼ガスは燃焼室19から導管25を通し
て導出され、それ自体公知で且つ図1に模式的に図示さ
れた手法に従って冷却され、清浄化される。この燃焼ガ
スの冷却は排熱回収に利用することができ、この目的の
ための排熱回収ボイラー26が図1に示されている。排
熱回収ボイラー26内では通常なお小量のダストが分離
される。このダストは導管27を通して排出される。こ
うして部分的に冷却された燃焼ガスは次いで導管28を
通ってガス清浄器29に到達する。ガス清浄器29は公
知の手法で設計されており、例えばHCl、HF、硫黄
化合物及びNOx を除去する。ガス清浄器29では乾式
清浄化方法と湿式清浄化方法とを組み合せることがで
き、またダストの分離のための集塵器、例えば電気集塵
器が必要である。適切なガス清浄化方法は独国特許公報
第4012887号明細書に記載されている。最後に、
冷却されガス清浄化された燃焼ガスは煙突30を通って
排出される。
【0020】燃焼室19内で高温度の燃焼を行うことに
より、ダイオキシン類及びフラン類は大幅に破壊され
る。その結果これらの高毒性物質の濃度は、導管25内
のガス中では0.01ng/sm3 を下回るのに対し
て、導管18内のガス中ではほぼ10ng/sm3 もあ
る。
【0021】操業例:下記の元素分析値を示す家庭生ご
みを、図1に相当するプラントのガス化反応器内で常圧
下で約800℃の温度でガス化した: C 23 重量% H 3 重量% O 15 重量% N 0.3 重量% S 0.4 重量% H2 O 33 重量% 灰分 25.3 重量%
【0022】上記家庭生ごみ1tにつき350℃の空気
840sm3 をガス化剤としてガス化反応器に供給し
た。その結果、炭素含量2.8重量%の灰分253kg
と、可燃性成分を含むガス1,634sm3 が発生し
た。そしてこのガスを導管18を通して熔融燃焼室19
に給送した。このガスは炭素含量70重量%のダスト3
2.6kgを含み、その発熱量は3,180kJ/sm
3 であって、分子状O2 を実質的に含まなかった。導管
18内のガスの主成分は下記の通りであった。 CO2 10.15 容量% CO 7.75 容量% H2 6.22 容量% CH4 2.70 容量% Cnm 0.60 容量% H2S 0.16 容量% COS 0.01 容量% NH3 0.09 容量% HCN 0.01 容量% N2 40.73 容量% H2 O 31.56 容量%
【0023】上記ガスはこのほか特に何れも小量のHC
l、HF、硫黄化合物、窒素酸化物、ダイオキシン類及
びフラン類を含んでいた。
【0024】導管18からのガスは補助燃料なしに、3
50℃に予熱された空気2,513sm3 と共に熔融燃
焼室19内で約1,500℃の温度で燃焼された。その
際、炭素含量2重量%の液状スラグ1.22kgと、ダ
スト10.8kgを随伴する煙道ガス4,045sm3
とが発生した。この煙道ガスはなかんずく CO2 9.84 容量% N2 65.37 容量% O2 6.00 容量% SO2 0.07 容量% H2 O 18.72 容量% から成り、このほか特にHCl、HF、SOx 及びNO
x を含んでいた。
【0025】熔融燃焼室19から得られたスラグの溶離
性を試験するため、スラグ100gを水1l中で30分
間煮沸した後、その濾水を分析した。その結果は、 電導度 10.2 mS/m 塩酸根 3.0 mg/l 弗酸根 0.09 mg/l クロム 0.03 mg/l 鉄 0.01 mg/l 鉛 0.002mg/l であった。
【0026】カドミウム及びコバルトの含量は各々0.
001mg/lより低く、水銀の含量は0.0001m
g/lよりも低かった。
【0027】
【発明の効果】本発明は上述にような構成であるから、
上記ガス化反応器から排出される灰分量をできるだけ少
なくすると同時に、上記ガス化の際に生じる排ガスの清
浄化を低コストで行い且つ固形物残渣を低費用で処理又
は廃棄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】可燃性成分を含む廃棄物のガス化方法を示すフ
ロー図
【符号の説明】
1 ガス化反応器 2 導管 3 導管 4 分配室 5 ノズル火格子 6 導管 7 導管 9 ダクト 10 サイクロン 11 導管 12 サイフォン 13 導管 14 空気供給管 15 導管 18 導管 19 燃焼室 20 導管 21 導管 22 導管 23 輸送路 25 導管 26 排熱回収ボイラー 27 導管 28 導管 29 ガス清浄器 30 煙突
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F23G 5/30 B09B 3/00 ZAB (72)発明者 ライナー・ライマート ドイツ連邦共和国65510イドシュタイン −クレフテル・ウンター・デア・ハンバ ッハ15 (72)発明者 ヨハネス・レフラー ドイツ連邦共和国61352バート・ホンブ ルク・パウル−アンドリッヒ−ベーク3 (72)発明者 ハンス・バイスベンガー ドイツ連邦共和国65812バート・ゾーデ ン・フライリッヒラートシュトラーセ2 (56)参考文献 特開 昭62−272007(JP,A) 特開 平4−117491(JP,A) 特開 平4−80502(JP,A) 特開 平6−26611(JP,A) 特公 昭62−35004(JP,B2) 特表 昭63−501511(JP,A) 米国特許4676177(US,A) 米国特許5048432(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23G 5/16 F23G 5/30 F23C 10/02 C10J 3/00 B09B 3/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可燃性成分を含む廃棄物を循環式流動床ガ
    ス化反応器内で含酸素気体を供給しながら流動化状態で
    ガス化し、このガス化反応器の上部領域からガス固体混
    合物を分離器へ供給し、ダストを含むガスと分離された
    固形物とをこの分離器から別々に導出し、この固形物の
    少なくとも一部分を上記ガス化反応器の下部領域内に再
    循環する可燃性成分を含む廃棄物のガス化方法におい
    て、 上記ガス化を上記ガス化反応器内で700〜1000℃
    の温度範囲内で行う工程と、 a)ダストの炭素含量が30〜90重量%、 b)ガス中の遊離O2 の含量が多くとも1容量%、 c)発熱量がほぼ3,000〜6,000kJ/sm3
    及び d)ダスト含量が5〜500g/sm3 である含ダスト可燃性ガスを上記分離器から導出し、こ
    の含ダスト可燃性ガスを燃焼室内に供給して1200〜
    1900℃の温度で燃焼させ、その際に生じる液状スラ
    グと燃焼ガスとを別々に排出する工程とを特徴とする方
    法。
  2. 【請求項2】補助燃料を上記燃焼室に供給する請求項1
    の方法。
  3. 【請求項3】上記ガス化反応器からの固形物を上記燃焼
    室に供給する請求項1又は2の方法。
  4. 【請求項4】ガス1sm3 (固形物がない時の値)につ
    き少なくとも100gの固形物及び/又は灰分を上記ガ
    ス化反応器から上記燃焼室に供給する請求項1〜3のい
    ずれか1項の方法。
  5. 【請求項5】200〜600℃の温度範囲内にある含酸
    素気体を上記ガス化反応器に供給する請求項1〜4のい
    ずれか1項の方法。
  6. 【請求項6】単位時間内に上記ガス化反応器内に導かれ
    る廃棄物量の、単位時間内に上記分離器から上記ガス化
    反応器へ再循環される固形物量に対する重量比が1:1
    0〜1:100である請求項1〜5のいずれか1項の方
    法。
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