JP3583043B2

JP3583043B2 - 廃棄物の焼却処理方法

Info

Publication number: JP3583043B2
Application number: JP34994199A
Authority: JP
Inventors: 正元金子
Original assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Current assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: JP2001165420A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を焼却処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃タイヤ等の廃棄物を加熱して乾留し、その乾留により発生する可燃性ガスを内燃機関にその燃料として供給して、該内燃機関を運転させる技術が例えば特許第２６２２０５２号公報に提案されている。
【０００３】
この技術では、コークス等を燃焼させる燃焼室内に、廃タイヤ等の廃棄物を収容する廃棄物収容室を設け、該廃棄物収容室内の廃棄物をコークス等の燃焼熱により加熱して乾留する。そして、その乾留により発生した可燃性ガスを廃棄物収容室からガス貯蔵タンクを介して内燃機関に供給し、該内燃機関を運転させるようにしている。また、該内燃機関の駆動力により発電機を作動させ、発電を行うようにしている。
【０００４】
このような技術によれば、廃棄物を処理しながら、その時に生成される可燃性ガスを利用して内燃機関の運転、ひいては発電を行うことができるため、エネルギー資源の有効活用を図ることができる。
【０００５】
しかしながら、かかる技術では、廃棄物収容室内の廃棄物を、特別な燃焼制御がなされていないコークス等の燃焼熱により加熱するものであるため、可燃性ガスを安定して発生させることが難しい。このため、内燃機関の所望の運転を行う上で必要な量の可燃性ガスを十分に内燃機関に供給できないような状況も生じやすい。この結果、可燃性ガスの生成中に内燃機関やその駆動力を受ける発電機の所望の運転を安定して継続的に行うことが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、廃棄物の乾留により生じる可燃性ガスをエンジンの燃料として該エンジンに供給する場合に、エンジンの所望の運転に必要な可燃性ガスを継続的に安定してエンジンに供給することができる廃棄物の焼却処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願出願人は、先に廃タイヤ等の廃棄物を焼却処理する装置として特開平２−１３５２８０号公報等に開示の装置を提案している。この装置では、ガス化炉に収容した廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留して可燃性ガスを発生させる。さらに、ガス化炉で発生した可燃性ガスをガス化炉の外部の燃焼炉に導入し、該燃焼炉で燃焼させる。そして、この場合、燃焼炉内の温度を検出し、その検出温度の変化に応じてガス化炉に供給する酸素（詳しくは廃棄物の部分的燃焼に必要な酸素）の量を調整することで、該燃焼炉内の温度をあらかじめ定めた所定温度にほぼ維持するようにしている。ここで、上記所定温度は、具体的には可燃性ガスが自発的に燃焼するような温度で、例えば１０００℃以上の温度である。また、この装置では、燃焼炉で可燃性ガスを燃焼させるために要する酸素の量を、該燃焼炉内の検出温度に応じて調整することで、該燃焼炉内に導入される可燃性ガスの量に適合する量の酸素を燃焼炉に供給し、これにより、該可燃性ガスが燃焼炉内で良好に燃焼するようにしている。
【０００８】
このような装置によれば、燃焼炉に導入される可燃性ガスの量に適合した量の酸素を該燃焼炉に供給して可燃性ガスを燃焼させるので、燃焼炉内の温度は、ガス化炉から燃焼炉に導入される可燃性ガスの量を正しく反映するものとなる。そして、この燃焼炉の温度を前記所定温度に維持するように前記ガス化炉に前記廃棄物の部分的燃焼に必要な酸素を供給し、廃棄物の他の部分の乾留を行うので、可燃性ガスをガス化炉で継続的に安定して発生させることができる。
【０００９】
そこで、本発明の廃棄物の焼却処理方法は、前記の目的を達成するために、ガス化炉に収容した廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する工程と、該乾留により発生する可燃性ガスを前記ガス化炉から燃焼器に導入して燃焼させる工程と、前記燃焼器に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼器に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、前記燃焼器内の温度があらかじめ設定した第１の所定温度に維持されるように該燃焼器内の温度変化に応じて前記ガス化炉に供給する酸素量を制御して、前記乾留により発生する可燃性ガスの量を調整する工程と、前記燃焼器における可燃性ガスの燃焼中に前記ガス化炉で発生した可燃性ガスを内燃機関にその燃料として供給し、該内燃機関を運転させる工程とから成り、該内燃機関への前記可燃性ガスの供給は、前記燃焼器内の温度が前記第１の所定温度にほぼ一定に維持される状態でのみ行われることを特徴としたものである。
【００１０】
かかる本発明によれば、燃焼器に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼器に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、前記燃焼器内の温度があらかじめ設定した第１の所定温度に維持されるように該燃焼器内の温度変化に応じて前記ガス化炉に供給する酸素量を制御して、前記乾留により発生する可燃性ガスの量を調整することによって、該可燃性ガスを継続的に安定して発生させることができる。そして、内燃機関への可燃性ガスの供給は、燃焼器内の温度が第１の所定温度にほぼ一定に維持される状態でのみ行われる。このため、この可燃性ガスを前記内燃機関にその燃料として供給するようにすることで、該内燃機関の所望の運転に必要な乾留ガスを継続的に安定して該内燃機関に供給することができる。ひいては、該内燃機関の運転を継続に安定して行うことができる。
【００１１】
かかる本発明では、好ましくは、前記内燃機関への前記可燃性ガスの供給は、前記燃焼器内の温度が前記所定温度の近傍温度で該所定温度よりも低い温度にあらかじめ定めた第２の所定温度に達してから開始し、該燃焼器内の温度が前記第２の所定温度以下に低下したときに終了する。
【００１２】
このようにすることで、燃焼器内の温度が実際にほぼ一定に維持されるような状況、すなわち、ガス化炉における可燃性ガスの発生が確実に安定して行われる状況においてのみ、内燃機関に可燃性ガスを供給するので、該内燃機関の所望の運転を確実に行うことができる。
【００１３】
また、本発明では、前記ガス化炉に供給する酸素や前記燃焼器に供給する酸素を、前記燃焼器における前記可燃性ガスの燃焼後の廃ガスとの熱交換により加熱することが好ましい。さらに、前記ガス化炉を空冷式のガス化炉とし、該ガス化炉にその空冷のために供給する空気を、前記燃焼器における前記可燃性ガスの燃焼後の廃ガスとの熱交換により加熱することが好ましい。
【００１４】
すなわち、前記内燃機関の稼動効率を高める上では、該内燃機関に継続的に安定して可燃性ガスを供給し得る期間、すなわち、燃焼器内の温度が前記第１の所定温度にほぼ一定に維持されるような期間ができるだけ長いことが好ましい。この場合、例えばガス化炉内の廃棄物の量を多くすれば、上記の期間を長くすることは可能であるが、ガス化炉が大型化してしまう。
【００１５】
このために、本発明では、前述のように、ガス化炉に供給する酸素や、ガス化炉の空冷（過熱防止）のために該ガス化炉に供給する空気、燃焼器に供給する酸素を、前記燃焼器における前記可燃性ガスの燃焼後の廃ガスとの熱交換により加熱する。
【００１６】
このようにすることで、ガス化炉にあっては、該ガス化炉における廃棄物の部分的燃焼により発生する熱エネルギーのうち、ガス化炉に供給される酸素や空冷用の空気によって吸収されるエネルギー量を少なくすることができる。このため、廃棄物の部分的燃焼により発生する熱エネルギーのうちの多くが該廃棄物の他の部分（燃焼部分以外の部分）の乾留に供されることとなる。さらに燃焼器にあっては、前記可燃性ガスの燃焼により発生する熱エネルギーのうち、該燃焼器に供給される酸素によって吸収されるエネルギー量が少なくなる。このため、燃焼器内の温度を高温に維持するために要する可燃性ガスの量が少なくて済む。
【００１７】
この結果、ガス化炉内の廃棄物の総量や、燃焼部分を比較的少ないものとしつつ、燃焼器内の温度をほぼ前記所定温度に維持させ得る量の可燃性ガスを比較的長い時間にわたって継続することが可能となる。換言すれば、燃焼器内の温度を、比較的長い時間にわたって、前記第１の所定温度でほぼ一定に維持することが可能となる。ひいてはそのような比較的長い時間にわたって、安定して可燃性ガスをガス化炉で発生させることができる。これにより、比較的小型なガス化炉を使用しつつ、比較的に長時間にわたって、内燃機関に十分な量の可燃性ガスを安定に供給することができ、該内燃機関の稼動効率を高めることができる。
【００１８】
また、ガス化炉に供給する酸素や、ガス化炉の空冷用の空気、燃焼器に供給する酸素を前記燃焼器における可燃性ガスの燃焼後の廃ガスにより加熱することで、前記酸素等を加熱する専用的な加熱源を必要とすることなく、燃焼器における可燃性ガスの燃焼により発生する熱エネルギーを有効に活用することができる。
【００１９】
尚、本発明では、前記燃焼器は、ガス化炉で発生する可燃性ガスの全てを燃焼させるためのものではなく、基本的には、ガス化炉での可燃性ガスの発生状態をコントロールするためにガス化炉内で発生する可燃性ガスの一部を燃焼させるものである。従って、前記燃焼器は、本願出願人が特開平２−１３５２８０号公報等に先に開示した装置の燃焼炉のような比較的大きなものを使用する必要はなく、可燃性ガスを前記第１の所定温度で燃焼させ得る程度の容量を有するものであればよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施形態で用いる廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置のシステム構成図、図２は図１の装置が備える気液分離装置の横断面図、図３は図１の装置のガス化炉内の温度及び燃焼器内の温度の経時変化を示すグラフである。
【００２１】
本実施形態における廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置は、図１示のように、廃タイヤ等の廃棄物Ａを収容するガス化炉１と、このガス化炉にガス通路２を介して接続された燃焼器３と、ガス化炉１で後述のように発生する可燃性ガスを燃料として作動するエンジン４（内燃機関）とを備える。
【００２２】
ガス化炉１の上面部には、開閉自在な投入扉５を備える投入口６が形成され、この投入口６から廃棄物Ａをガス化炉１内に投入可能とされている。そして、ガス化炉１はその投入扉５を閉じた状態では、その内部が実質的に外部と遮断される。
【００２３】
ガス化炉１の外周部には、該ガス化炉１を空冷する（ガス化炉１の過熱を防止する）ための空気が供給されるエアジャケット７がガス化炉１の内部と隔離されて形成されている。このエアジャケット７は、ガス化炉１及び燃焼器３の外部の空気供給源としての送風ファン８から導出された主空気供給路９に空冷空気供給路１０を介して接続され、送風ファン８から主空気供給路９に送り出される空気が空冷空気供給路１０を介して供給される。
【００２４】
尚、エアジャケット７に供給される空気は、エアジャケット７の外壁に形成された図示しないエア抜き孔を介して大気中に放出される。また、本実施形態では、前記送風ファン８は、ガス化炉１の空冷用の空気をエアジャケット７に供給するものであると同時に、ガス化炉１における廃棄物Ａの部分的燃焼や燃焼器３における後述の可燃性ガスの燃焼等に必要な燃焼用酸素（詳しくは該酸素を含む空気）を供給する酸素供給源として機能するものでもある。
【００２５】
ガス化炉１の下部は下方に突出した円錐台形状に形成され、その円錐台形状の下部の外周部には、ガス化炉１の内部及び前記エアジャケット７と隔離された空室１１が形成されている。この空室１１は、ガス化炉１内の廃棄物Ａの部分的燃焼に必要な酸素（空気）をガス化炉１内に供給するためのものであり、ガス化炉１の内壁部に設けられた複数の給気ノズル１２を介してガス化炉１の内部に連通している。
【００２６】
上記空室１１には、前記主空気供給路９から分岐された第１酸素供給路１３が接続され、送風ファン８から主空気供給路９に送出される酸素（空気）が該第１酸素供給路１３を介して供給される。該第１酸素供給路１３には、空室１１への空気供給量（酸素供給量）を制御するための制御弁１４が設けられ、該制御弁１４は弁駆動器１５によりその開度が調整される。そして、弁駆動器１５は、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された制御装置１６により制御される。
【００２７】
ガス化炉１の下側部には、前記制御装置１６による作動制御によってガス化炉１に収容された廃棄物Ａに着火するための着火装置１７が取付けられている。この着火装置１７は、点火バーナ等により構成され、灯油等の助燃油が貯留されている燃料供給装置１８から燃料供給路１９を介して供給される燃料を燃焼させることにより、ガス化炉１内の廃棄物Ａに燃焼炎を供給する。尚、着火装置１７における燃料の燃焼に必要な酸素（空気）は、前記主空気供給路９から分岐された第２酸素供給路２０を介して送風ファン８より供給される。
【００２８】
燃焼器３は、廃棄物Ａの乾留により生じる可燃性ガスとその完全燃焼に必要な酸素（空気）とを混合するバーナ部２１と、酸素と混合された可燃性ガスを燃焼せしめる燃焼部２２とからなり、燃焼部２２はバーナ部２１の先端側で該バーナ部２１に連通している。バーナ部２１の後端部には、ガス通路２が接続され、ガス化炉１における廃棄物Ａの乾留により生じた可燃性ガスがガス通路２を介してバーナ部２１に導入される。
【００２９】
バーナ部２１の外周部には、その内部と隔離された空室２３が形成されている。この空室２３は、可燃性ガスと混合する酸素（空気）をバーナ部２１内に供給するためのものであり、バーナ部２１の内周部に穿設された複数のノズル孔２４を介してバーナ部２１の内部に連通している。そして、この空室２３には、前記主空気供給路９から分岐された第３酸素供給路２５が接続され、送風ファン８から主空気供給路９に送出される酸素（空気）が該第３酸素供給路２５を介して供給される。
【００３０】
また、該第３酸素供給路２５には、空室２３への酸素供給量（空気供給量）を制御するための制御弁２６が設けられ、該制御弁２６は、ガス化炉１側の前記制御弁１４と同様、前記制御装置１６により制御される弁駆動器２７により開度が調整される。
【００３１】
バーナ部２１の後端部には、前記燃料供給装置１８から燃料供給路１９を介して供給される助燃油を燃焼させる燃焼装置２８が取付けられている。該燃焼装置２８は、点火バーナ等により構成され、前記制御装置１６による作動制御によって、燃焼器３内の暖気等のために必要に応じて前記助燃油を前記可燃性ガスと共に燃焼させるものである。また、燃焼装置２８はバーナ部２１に導入された可燃性ガスに着火する場合にも用いられる。尚、燃焼装置２８における燃料の燃焼に必要な酸素（空気）は、前記主空気供給路９から分岐された第４酸素供給路２９を介して送風ファン８より供給される。
【００３２】
燃焼部２２の上端側には、燃焼部２２での可燃性ガスの完全燃焼により生成される廃ガスを排出するダクト３０が接続されており、このダクト３０には、その内部に前記主空気供給路９を配設してなる熱交換器３１が設けられている。この熱交換器３１は、ダクト３０内を流通する前記廃ガスと主空気供給路９を流通する空気との間で熱交換を行うことにより、該空気を加熱する。
【００３３】
尚、ダクト３０は、熱交換器３１の下流側では、図示を省略する塵埃除去装置や、冷却器、吸引ファン等を介して煙突に接続され、該煙突を介して廃ガスを大気中に放出する。
【００３４】
また、本実施形態の装置では、前記ガス化炉１の上部には、ガス化炉内の温度Ｔ_１を検知する温度センサ３３が取着されている。さらに、燃焼器３には、燃焼器３内の温度Ｔ_２を検知する温度センサ３４がバーナ部２１の先端側に臨ませて取着されている。これらの温度センサ３３，３４の検知信号は、制御装置１６に入力される。
【００３５】
また、廃棄物Ａの乾留により発生する可燃性ガスを前記ガス化炉１からエンジン４に可燃性ガスを供給するためのガス供給路３５がガス化炉１から導出されている。そして、このガス供給路３５には、その上流側（ガス化炉１側）から順に、開閉弁３６、冷却器３７、集塵器３８、並びに二基の気液分離装置３９，３９が介装されている。
【００３６】
開閉弁３６は、前記制御装置１６により制御される弁駆動器４０により開閉されるものである。
【００３７】
冷却器３７は、これに導入される可燃性ガスと大気との熱交換により該可燃性ガスを空冷するものである。
【００３８】
集塵器３８は、可燃性ガスが導入されるケーシング４１内にフィルタ４２を内蔵しており、このフィルタ４２により可燃性ガスに混入している塵や埃を除去するものである。
【００３９】
また、各気液分離装置３９は、エンジン４にガス成分のみを供給するために可燃性ガスから、タールや木酢等の液体成分を除去するものである。この場合、各気液分離装置３９は、サイクロン式のものであり、図２の横断面図に示すように可燃性ガスの導入口４３が円筒状のケーシング４４の内周面の接線方向に向けられており、導入口４３からケーシング４４内に流入する可燃性ガスをケーシング４４の内周面沿いに還流させ渦流化する。そして、この渦流によって、可燃性ガスから液体成分を分離するようにしている。尚、図２で参照符号４５を付したものは、可燃性ガスの導出管で、この導出管４５は、図１示のようにケーシング４４の内部から上方に突出されている。
【００４０】
尚、冷却器３７、集塵器３８、及び各気液分離装置３９，３９の下端部には、それらの内部に溜まるタールや木酢等の液体成分を排出するための廃液路４６がそれぞれ導出され、各廃液路４６の先端は、廃液回収漕４７に至っている。そして、各廃液路４６には、それを開閉するための開閉弁４８が設けられている。
【００４１】
前記二基の気液分離装置３９，３９の下流側にあっては、前記ガス供給路３５は、可燃性ガスと空気との混合気を生成してエンジン４に供給する混合気供給器４９に接続されると共に、混合気供給器４９の上流側で該ガス供給路３５から分岐されたガス吸引路５０を介して吸引ファン５１に接続されている。この吸引ファン５１は、エンジン４に後述するように可燃性ガスを供給するときに、前記ガス供給路３５や冷却器３７、集塵器３８、気液分離装置３９等の内部に存在する空気を吸引して、それらの内部から該空気を除去しつつ、それらの内部に可燃性ガスを導入するためのものである。そして、ガス吸引路５０には、開閉弁５２が設けられ、該開閉弁５２は、前記制御装置１６により制御される弁駆動器５３によって開閉される。
【００４２】
前記混合気供給器４９は、ガス供給路３５から与えられる可燃性ガスと空気（大気中の空気）とを混合する混合器（ミキサー）５４を備え、この混合器５４にガス供給路３５から主ガス弁５５を介して可燃性ガスを供給すると共に、エア弁５６を介して大気中の空気を供給するようにしている。そして、混合器５４で生成される混合気をスロットル弁５７を介してエンジン４に供給するようにしている。さらに、該混合気供給器４９は、スロットル弁５７の下流側で、該スロットル弁５７を通過した混合気に必要に応じて可燃性ガスを添加するための副ガス弁５８を備えている。
【００４３】
尚、前記主ガス弁５５、エア弁５６、スロットル弁５７及び副ガス弁５８は、図示しないアクチュエータを介して前記制御装置１６により開度が制御されるようになっている。
【００４４】
また、本実施形態では、エンジン４の出力軸４ａには、該出力軸４ａの回転駆動力により発電する発電機５９が取付けられている。
【００４５】
次に、本実施形態の装置による廃棄物の焼却処理方法について、図１及び図３を参照しつつ説明する。まず、廃棄物の焼却処理に係る本実施形態の装置の基本的作動を説明する。
【００４６】
図１の装置により廃棄物Ａを焼却処理する際には、まず、ガス化炉１の投入扉５を開き、投入口６から廃棄物Ａをガス化炉１内に投入する。該廃棄物Ａは、例えば廃タイヤ等でよい。
【００４７】
次いで、投入扉５を閉じてガス化炉１内を密封状態とした後、制御装置１６により着火装置１７を作動させることにより、廃棄物Ａの下層部分に着火し、廃棄物Ａの部分的燃焼を開始する。廃棄物Ａの部分的燃焼が始まると、温度センサ３３により検知されるガス化炉１内の温度Ｔ_１が次第に上昇する。そして、その温度Ｔ_１があらかじめ定めた所定の温度Ｔ_１Ａ（図２参照）に達すると、制御装置１６により前記着火が正常に行われたものと判断されて着火装置１７が停止される。
【００４８】
この着火の際には、ガス化炉１の空室１１に接続された第１酸素供給路１３の制御弁１４は、制御装置１６により制御された弁駆動器１５によって、比較的小さな所定の開度であらかじめ開弁されている。この結果、着火装置１７による廃棄物Ａへの着火は、ガス化炉１内に存在していた酸素と、送風ファン８から主空気供給路９、第１酸素供給路１３及び空室１１を介してガス化炉１内に供給される少量の酸素とを使用して行われる。
【００４９】
前記着火により、ガス化炉１内の廃棄物Ａの下層部における部分的燃焼が始まると、その燃焼熱により該廃棄物Ａの上層部の乾留が始まり、該乾留により発生した可燃性ガスが、ガス化炉１からガス通路２を介して燃焼器３のバーナ部２１に導入される。前記着火後、制御装置１６は、所定のプログラムに従って、前記第１酸素供給路１３の制御弁１４の開度を段階的に徐々に増大させていく。この結果、廃棄物Ａの下層部に、その継続的な燃焼に必要十分な程度で酸素が供給され、廃棄物Ａの下層部の燃焼が必要以上に拡大することなく安定すると共に、廃棄物Ａの上層部の乾留も安定に行われるようになっていく。
【００５０】
前記可燃性ガスが燃焼器３のバーナ部２１に導入されるとき、燃焼器３の燃焼装置２８は、制御装置１６により廃棄物Ａの着火に先立って作動されており、前記助燃油の燃焼により燃焼器３内の温度Ｔ_２が８５０℃以上の温度（例えば８７０℃）になるようにされている。これは、可燃性ガスを８５０℃以上の温度環境下で燃焼させると、ダイオキシン類の発生を防ぐことができるからである。
【００５１】
また、可燃性ガスが燃焼器３のバーナ部２１に導入されるとき、燃焼器３の空室２３に接続された第３酸素供給路２５の制御弁２６は、制御装置１６により制御された弁駆動器２７によって、あらかじめ所定の開度で開弁されている。そして、バーナ部２１に導入された可燃性ガスは、バーナ部２１内で第３酸素供給路２５から空室２３を介して供給される酸素と混合され、燃焼装置２８から供給される燃焼炎により着火される。これにより、燃焼器３の燃焼部２２における可燃性ガスの燃焼が開始される。
【００５２】
燃焼器３における可燃性ガスの燃焼が開始された時点では、前記乾留による可燃性ガスの発生は不安定であり、該可燃性ガスが燃焼器３に安定して供給されないこともあるが、前記のようにガス化炉１内における乾留が安定化するに従って前記可燃性ガスが連続的に発生するようになる。そして、その発生量も増加し、燃焼器３における可燃性ガス自体の燃焼温度ｔ_２は図３に仮想線で示すように次第に上昇していく。そこで、制御装置１６は、燃焼装置２８による助燃油の燃焼と可燃性ガス自体の燃焼とにより、温度センサ３４で検知される燃焼器３内の温度Ｔ_２が８５０℃以上の温度に保たれるように燃焼装置２８の火力を調整する。この火力の調整は、例えば、燃料供給路１９から供給される燃料の量を調整する比例弁（図示しない）を燃焼装置２８内に設け、温度センサ３４で検知される燃焼器３内の温度Ｔ_２に応じて前記比例弁の開度をフィードバック制御することによりなされる。
【００５３】
可燃性ガスの発生量が前記のように増加し、燃焼器３内における可燃性ガス自体の燃焼温度ｔ_２が８５０℃以上の温度に達すると、前記制御装置１６による燃層装置２８の火力の調整の結果として、燃焼装置２８は自動的に停止される。この後は、可燃性ガスの自発的な燃焼のみが行われ、可燃性ガス自体の燃焼温度ｔ_２が温度センサ３４で検知される燃焼器３内の温度Ｔ_２に一致するようになる。
【００５４】
燃焼器３内で可燃性ガスの自発的な燃焼が行われるようになると、制御装置１６は、燃焼器３内の温度Ｔ_２をあらかじめ設定された温度Ｔ_２Ａ（図２参照）に維持するように、前記ガス化炉１への酸素供給量（空気供給量）と燃焼器３への酸素供給量（空気供給量）とを制御する。この場合、上記温度Ｔ_２Ａは、例えば１１００℃である。
【００５５】
燃焼器３内の温度Ｔ_２を上記設定温度Ｔ_２Ａに維持するためのガス化炉１及び燃焼器３への酸素供給量の制御は次のように行われる。
【００５６】
すなわち、制御装置１６は、温度センサ３４が検知する燃焼器３内の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａよりも低い場合には、ガス化炉１側の前記制御弁１４の開度を弁駆動器１５を介して増加させ、ガス化炉１への酸素供給量を増加させる。これにより、ガス化炉１における廃棄物Ａの下層部の燃焼部分を増加させて、他の部分（上層部）の乾留を促進し、可燃性ガスの発生量、ひいては燃焼器３への可燃性ガスの導入量を増加させる。また、燃焼器３内の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａよりも高くなると、前記制御弁１４の開度を減少させ、ガス化炉１への酸素供給量を減少させる。これにより、ガス化炉１における廃棄物Ａの下層部の燃焼部分を減少させて、他の部分（上層部）の乾留を抑制し、可燃性ガスの発生量（燃焼器３への導入量）を減少させる。このように、ガス化炉１への酸素供給量を制御することによって、ガス化炉１における可燃性ガスの発生量（燃焼器３への可燃性ガスの導入量）は、燃焼器３内の温度Ｔ_２を前記設定温度Ｔ_２Ａに維持し得るような量に自動的に調整される。
【００５７】
同時に、制御装置１６は、燃焼器３内の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａに上昇するまでは、燃焼器３側の前記制御弁２６の開度を弁駆動器２７を介して増加させていき、燃焼器３への酸素供給量を増加させていく。そして、燃焼器３内の温度Ｔ_２が設定温度Ｔ_２Ａに達した後は、燃焼器３内の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａよりも低くなると、制御弁２６の開度を減少させ、燃焼器３への酸素供給量を減少させる。また、燃焼器３内の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａよりも高くなると、制御弁２６の開度を増加させ、燃焼器３への酸素供給量を増加させる。このように、燃焼器３への酸素供給量を制御することによって、ガス化炉１から燃焼器３に導入される可燃性ガスの量に整合した量の酸素、すなわち該可燃性ガスを良好に完全燃焼するのに必要十分な量の酸素が燃焼器３に供給されて該可燃性ガスと混合される。このため、該可燃性ガスが燃焼器３の燃焼部２２で良好に完全燃焼する。
【００５８】
以上のようなガス化炉１及び燃焼器３への酸素供給量の制御によって、燃焼器３内の温度は、前記設定温度Ｔ_２Ａに維持されるようになる。
【００５９】
尚、燃焼器３内の温度Ｔ_２が設定温度Ｔ_２Ａに維持されるような状態では、前記ガス化炉１のエアジャケット７やガス化炉１の内部等には、ほぼ一定温度に暖められた空気が供給されるのであるが、これについては後述する。また、燃焼器３内の温度Ｔ_２が設定温度Ｔ_２Ａに維持されるような状態では、ガス化炉１で発生した可燃性ガスが燃焼器３だけでなく、エンジン４にも供給され、該エンジン４の運転が行われるのであるがこれについても後述する。
【００６０】
また、図３を参照して、温度センサ３３により検知されるガス化炉１内の温度Ｔ_１は、燃焼装置２８の作動中、前記廃棄物Ａに着火された直後には廃棄物Ａの下層部の部分的燃焼に従って上昇するが、その後、廃棄物Ａの下層部の燃焼熱が上層部の乾留のために消費されることにより、一旦下降する。そして、燃焼装置２８が停止されて、前記可燃性ガスの自発的な燃焼のみが行われるようになり、前記乾留が定常的に安定に進行する段階（図３に乾留安定段階として示す）に入ると、ガス化炉１内の温度Ｔ_１は、前記乾留の進行に伴って次第に上昇する。
【００６１】
次に、前記ガス化炉１での廃棄物Ａの乾留が進行して、廃棄物Ａの乾留し得る部分が乏しくなってくると、燃焼器３内の温度Ｔ_２を設定温度Ｔ_２Ａに維持すべく前記第１酸素供給路１３の制御弁１４の開度を調整して、ガス化炉１内への酸素供給量を増加させても、燃焼器３内の温度Ｔ_２を設定温度Ｔ_２Ａに維持するために必要な量の可燃性ガスを発生させることができなくなる。従って、このようになると、ガス化炉１から燃焼器３に導入される可燃性ガスの量が減少していく。
【００６２】
このように燃焼器３に導入される可燃性ガスの量が次第に減少すると、図３に示すように燃焼器３内の温度Ｔ_２は前記設定温度Ｔ_２Ａから下降していく。そして、やがて、可燃性ガス自体の燃焼温度ｔ_２も図３に仮想線で示すように、可燃性ガスの燃焼熱のみでは、燃焼器３内の温度Ｔ_２を８５０℃以上の温度に維持することができなくなる。
【００６３】
そこで、本実施形態では、温度センサ３４で検知される燃焼器３内の温度Ｔ_２を８５０℃以上の以上の温度に維持することができなくなったならば、制御装置１６は再び前記燃焼装置２８を作動させて助燃油の燃焼を開始し、燃焼器３内の温度Ｔ_２を８５０℃以上の温度に維持するようにする。尚、燃焼装置２８の燃焼は、燃焼器３内の温度Ｔ_２が設定温度Ｔ_２Ａから低下することを開始してから、８５０℃未満に下降するような所定時間後に開始するようにしてもよい。
【００６４】
このとき、ガス化炉１では、廃棄物Ａの乾留し得る部分が無くなり、廃棄物Ａが直燃状態となるため、温度センサ３３により検知されるガス化炉１内の温度Ｔ_１は図３に示す如く上昇が一旦急になるが、廃棄物Ａの可燃部分が無くなると下降に転じ、廃棄物Ａの灰化と共に、次第に低下していく（図３に灰化段階として示す）。そして、本実施形態では、ガス化炉１内の温度Ｔ_１が、ダイオキシン類が生成される虞のない程度に低い所定の温度Ｔ_１Ｂ（例えば２００℃以下の温度）まで低下したときには、燃焼器３内の温度Ｔ_２を８５０℃以上に維持する必要がなくなるので、制御装置１６は、燃焼装置２８を停止させる。この結果、温度センサ３４により検知される燃焼器３内の温度Ｔ_２も次第に低下していく。
【００６５】
尚、最終的にガス化炉１における廃棄物Ａの灰化が完了すると、その灰化物がガス化炉１の図示しない灰出口から取り出される。
【００６６】
次に、前記可燃性ガスによるエンジン４の運転について説明する。
【００６７】
前述したような燃焼器３における可燃性ガスの燃焼開始後、温度センサ３４で検知される燃焼器３内の温度Ｔ_２が、前記可燃性ガスの自発的燃焼が可能な温度で前記設定温度Ｔ_２Ａよりも若干低い値にあらかじめ定めた所定温度Ｔ_２Ｂ（図３参照）まで上昇すると、制御装置１６は、前記ガス供給路３５の開閉弁３６を弁駆動器４０を介して開弁せしめ、その開弁状態を維持する。また、制御装置１６は、前記吸引ファン５１を作動させつつ前記ガス吸引路５０の開閉弁５２を弁駆動器５３を介して開弁せしめ、その開弁状態を所定時間だけ保持する。
【００６８】
これにより、ガス化炉１から前記可燃性ガスがガス供給路３５に導入されて、ガス供給路３５や冷却器３７、集塵器３８、気液分離装置３９の内部に可燃性ガスが充填されると共に、それらの内部に存在していた空気が吸引ファン５１を介して大気中に排出される。ここで、前記ガス吸引路５０の開閉弁５２を開弁状態に保持する前記所定時間は、ガス供給路３５や冷却器３７、集塵器３８、気液分離装置３９の内部に可燃性ガスを充填するのに要する時間で、実験等を通じてあらかじめ設定されたものである。
【００６９】
次いで、上記所定時間が経過してガス吸引路５０の開閉弁５２を閉弁させた後、制御装置１６は、前記混合気供給器４９の各弁５５〜５８を図示しないアクチュエータを介して所定の開度に制御すると共に、エンジン４の出力軸４ａを図示しないスタータモータにより回転駆動する。これにより、混合気供給器４９にガス供給路３５から可燃性ガスが吸入されて空気と混合され、エンジン４に供給される。そして、その混合気がエンジン４内で燃焼することで、エンジン４が始動する。この場合、この始動に際しては、例えば主ガス弁５５、副ガス弁５８及びエア弁５６をあらかじめ定めた所定の開度とし、前記スロットル弁５７を全閉状態から徐々に開いていくことで、エンジン４を円滑に始動することができる。
【００７０】
このようにしてエンジン４が始動した後は、ガス化炉１からガス供給路３５及び混合気供給器４９を介して連続的に可燃性ガスがエンジン４にその燃料として供給され、該エンジン４の連続的な運転が開始する。同時に、該エンジン４の駆動力によって、発電機５９が駆動され、該発電機５９の発電が開始される。そして、制御装置１６は、発電機５９の所要の発電電力が得られるように、混合気供給器４９の各弁５５〜５８の開度を制御して、エンジン４の駆動力を制御する。
【００７１】
尚、発電機５９の発電電力は、図示しない電気的負荷や蓄電器に供給される。
【００７２】
上記のように、エンジン４にガス化炉１から供給される可燃性ガスは、前記ガス供給路３５を流通する過程で前記冷却器３７により冷却された後、前記集塵器３８により塵や埃等が除去される。さらに一対の気液分離装置３９，３９によりタールや木酢等の液体成分が除去された後、混合気供給器４９を介してエンジン４に供給される。このため、エンジン４に供給される可燃性ガスは良質の燃料となり、該エンジン４の運転を良好に行うことができる。
【００７３】
また、エンジン４への可燃性ガスの供給は、燃焼器３内の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａにほぼ一定に維持されるような状況、すなわち、ガス化炉１における廃棄物Ａの乾留が安定して行われ、可燃性ガスが円滑に発生するような状況で行われるので、エンジン４の運転に必要な量の可燃性ガスを継続的にエンジン４に供給することができる。このため、エンジン４の運転を継続的に安定して行うことができ、ひいては、発電機５９による発電も継続的に安定して行うことができる。換言すれば、エンジン４の出力を継続的に安定して取り出すことができることとなる。
【００７４】
次に、前述のようにガス化炉１における廃棄物Ａの乾留が進行して、廃棄物Ａの乾留し得る部分が少なくなり、燃焼器３内の温度Ｔ_２を前記設定温度Ｔ_２Ａに維持することができなくなるようになると、エンジン４に安定して可燃性ガスを供給し続けることが困難となる。そこで、制御装置１６は、燃焼器３内の温度Ｔ_２が設定温度Ｔ_２Ａよりも若干低い前記所定温度Ｔ_２Ｂまで低下すると、前記ガス供給路３５の開閉弁３６を弁駆動器４０を介して閉弁せしめる。これにより、エンジン４への可燃性ガスの供給を停止して、エンジン４及び発電機５９の運転を停止する。このようにして、エンジン４への可燃性ガスの供給及び該エンジン４の運転は、ガス化炉１における廃棄物Ａの乾留及び可燃性ガスの発生が安定して行われる期間においてのみ行われる。これにより、前述の通り、エンジン４の運転を安定して継続的に行うことができる。
【００７５】
尚、本実施形態の装置の運転停止後（ガス化炉１における廃棄物Ａの灰化完了後）には、冷却器３７、集塵器３８、各気液分離装置３９から導出されている前記各廃液路４６の開閉弁４８を開弁することで、これらの機器内に溜まっているタールや木酢等の液体が廃液回収漕４７に排出されて回収される。
【００７６】
ところで、本実施形態では前記エンジン４の運転は、燃焼器３内の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａにほぼ維持された状態で行うため、エンジン４の稼動効率を高める上では、燃焼器３内の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａに維持される時間ができるだけ長いことが望ましい。換言すれば、ガス化炉１における廃棄物Ａの乾留が安定して行われるような状態をできるだけ長い時間にわたって継続的に維持させることが望ましい。
【００７７】
このために、本実施形態では、前記ガス化炉１の空冷用のエアジャケット７やガス化炉１の内部、燃焼器３のバーナ部２１に供給する空気を燃焼器３での可燃性ガスの燃焼により生成される廃ガスの熱を利用して加熱している。
【００７８】
すなわち、送風ファン８から主空気供給路９に送り出される空気（これは本実施形態では常温空気である）は、燃焼器３の廃ガスが供給される前記熱交換器３１を流通するため、燃焼器３の燃焼中は、上記空気（酸素を含む）が熱交換器３１を流通する過程で、廃ガスとの熱交換によって暖められる。この場合、可燃性ガスの燃焼によって燃焼器３の温度Ｔ_２が前記設定温度Ｔ_２Ａに維持されるような状態では、上記空気は、熱交換器３１の出口部分において、例えば１００℃程度の温度に暖められる。
【００７９】
そして、このように暖められた空気が前記主空気供給路９から、ガス化炉１のエアジャケット７やガス化炉１の内部、燃焼器３のバーナ部２１に供給される。
【００８０】
このため、ガス化炉１にあっては、前記乾留時の廃棄物Ａの部分的燃焼により発生する熱エネルギーのうち、エアジャケット７に供給される空気や、ガス化炉１内に上記部分的燃焼のために供給される空気（酸素）に吸収されるエネルギー量が少なくて済む。この結果、ガス化炉１における廃棄物Ａの部分的燃焼による熱エネルギーの多くが該廃棄物Ａの他の部分の乾留に使用されることとなり、廃棄物Ａの燃焼部分を少ないものとしながら、他の多くの部分を十分に乾留することができることとなる。従って、燃焼器３内の温度Ｔ_２を前記設定温度Ｔ_２Ａに維持し得るような量の可燃性ガスを比較的長い時間にわたって継続的に発生させることができる。
【００８１】
尚、ガス化炉１内の温度Ｔ_１は、廃棄物Ａの乾留中、エアジャケット７に供給される空気よりも高い温度に上昇するので、該空気によって、ガス化炉１の炉体の過熱を十分に防止することができる。
【００８２】
また、燃焼器３にあっても、前記のように暖められた空気（酸素）がバーナ部２１に供給されて可燃性ガスと混合されるので、該可燃性ガスの燃焼により生じる熱エネルギーのうち、バーナ部２１に供給される空気によって吸収される量が少なくて済む。その結果、燃焼器３内の温度Ｔ_２を前記設定温度Ｔ_２Ａに維持するために要する可燃性ガスの量が少なくて済む。
【００８３】
このようなことから、本実施形態の装置では、ガス化炉１の容量やこれに収容する廃棄物Ａの量を特別に多くしたりすることなく、燃焼器３内の温度Ｔ_２を設定温度Ｔ_２Ａにほぼ一定に維持し得る時間を比較的長いものとすることができる。その結果、エンジン４に可燃性ガスを供給しつつ該エンジン４の運転を行う時間を長くすることができ、該エンジン４の稼動効率を高めることができる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ガス化炉１で廃棄物Ａの乾留により発生する可燃性ガスを燃料として、エンジン４を継続的に安定して運転することができ、エンジン４の駆動力を効果的に活用することができる。そして、ガス化炉１がさほど大容量のものでなくても、エンジン４を比較的長い時間、継続的に安定して運転することができるので、該エンジン４の稼動効率を高めることができると共に、本実施形態の装置のエネルギー効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態で用いる廃棄物の乾留ガス化焼却処理装置のシステム構成図。
【図２】図１の装置に備える気液分離装置の横断面図。
【図３】図１の装置のガス化炉内の温度及び燃焼器内の温度の経時変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１…ガス化炉、３…燃焼器、４…エンジン、Ａ…廃棄物。

Claims

ガス化炉に収容した廃棄物の一部を燃焼させつつ、その燃焼熱により該廃棄物の他の部分を乾留する工程と、該乾留により発生する可燃性ガスを前記ガス化炉から燃焼器に導入して燃焼させる工程と、前記燃焼器に導入される可燃性ガスの量に応じてその燃焼に要する酸素を該燃焼器に供給して該可燃性ガスを燃焼させると共に、前記燃焼器内の温度があらかじめ設定した第１の所定温度に維持されるように該燃焼器内の温度変化に応じて前記ガス化炉に供給する酸素量を制御して、前記乾留により発生する可燃性ガスの量を調整する工程と、前記燃焼器における可燃性ガスの燃焼中に前記ガス化炉で発生した可燃性ガスを内燃機関にその燃料として供給し、該内燃機関を運転させる工程とから成り、該内燃機関への前記可燃性ガスの供給は、前記燃焼器内の温度が前記第１の所定温度にほぼ一定に維持される状態でのみ行われることを特徴とする廃棄物の焼却処理方法。
前記内燃機関への前記可燃性ガスの供給は、前記燃焼器内の温度が前記所定温度の近傍温度で該所定温度よりも低い温度にあらかじめ定めた第２の所定温度に達してから開始し、該燃焼器内の温度が前記第２の所定温度以下に低下したときに終了することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の焼却処理方法。
前記ガス化炉に供給する酸素を、前記燃焼器における前記可燃性ガスの燃焼後の廃ガスとの熱交換により加熱する工程を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物の焼却処理方法。
前記ガス化炉は空冷式のガス化炉であり、該ガス化炉にその空冷のために供給する空気を、前記燃焼器における前記可燃性ガスの燃焼後の廃ガスとの熱交換により加熱する工程を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の廃棄物の焼却処理方法。
前記燃焼器に供給する酸素を、該燃焼器における前記可燃性ガスの燃焼後の廃ガスとの熱交換により加熱する工程を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の廃棄物の焼却処理方法。