JP3782334B2 - ガス化炉の排ガス処理設備 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物（ごみ）や石炭などをガス化炉にて酸素等を吹き込んで燃焼するときに炉内で発生し排出される可燃性ガス（以下、排ガスという）を清浄化するとともに、その排ガスが保有する熱（エネルギー）を有効に回収するための、ガス化炉の排ガス処理設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の排ガス処理方法あるいは同処理設備に関する先行技術として、次の公報が公開されている。
【０００３】
１）特開平１１−１３７９６３号：この公報に記載の排ガス処理方法では、ガス化炉から出たガスは、先ず酸性成分が中和され塩としてガス中に含まれるものが集塵機で除塵され、再燃焼炉に導入されて完全燃焼された後、ボイラへ導入されて廃熱回収される。さらにガスクーラー（減温器）で温度が低下・調整された後にバグフィルターにて除塵され、ガス清浄化装置で有害ガスを除去される。しかし、この従来方法では、次のような欠点がある。すなわち、
ａ．従来の再燃焼器では種々の役目（ガスを完全燃焼させること、８５０℃×炉内滞留時間２秒以上を確保すること、ガス中に含まれる飛灰が溶融しないように燃焼温度は高過ぎないこと［例えば１２００℃以下］等）を総て満足させなければならない。すなわち、不確定なごみの変動（水分、単位重量当りの発熱量、ごみの形状寸法、成分の偏り等々）は燃え易さ、燃え難さをはじめ、様々な燃焼の不具合を生じる。そのような状況に陥っても燃焼を維持する目的で、空気を理論燃焼空気比１.０の十分に余裕のある１.８前後としてごみを焼却する。これは、産業用のガス炉が、空気比１.０５〜１.１、石炭焚の炉であっても１.１〜１.３程度であることから、殆ど倍近くの空気量を使用している。このような大量の燃焼用空気を使用することで前述のごみの変動で酸素不足となる確率を低くすること、およびごみの発熱量が低くなった時でも所定の温度を維持するため一定量の水を噴射しておき、水の噴射水量を減少させて温度制御を行うことが行われている（空気量を変化させて燃焼温度を制御することに比べ水量の制御の方が応答が早いため）。このように空気比を多くし、水を噴射することは排ガスの容積が大きくなり、熱を無駄に消費していることになる。そこで、空気比を下げ、水の噴射も少なくし、しかも前述のごみの変動に対応しなければならないが、これらの役目を総て完遂するために下記のような不都合が生じている。
【０００４】
・ごみ質が変動すると、これらの総ての条件を満足できない。
【０００５】
・例えばごみ質が悪い場合は、助燃用燃料を使用する必要がある。
【０００６】
・ごみ質が良過ぎる（ごみの保有する発熱量が大き過ぎる）と燃焼ガス温度の過度の上昇を防ぐために、冷却水を噴霧したり、排ガスを循環させて排ガス温度を下げたり、あるいは壁を水冷にして冷却したりする必要がある。しかし、冷却水の噴霧は熱ロスを増大して熱効率を悪化させる。また排ガスの循環は排ガス流量を増大させることになり、運転費や設備費の高騰を引き起こす。水冷式壁の採用は設備費の高騰を引き起こすとともに、ごみ質が悪い場合はガスが冷え過ぎるために助燃用燃料を加える必要がある（運転費の増大）。
【０００７】
・複雑な制御を行うために運転が容易でない。
【０００８】
・ガス温度制御に失敗し、灰分やチャーの溶融温度以上にするとガス中に含まれる飛灰中の灰分が溶融し、溶融温度以下の壁面やバーナー等に付着し成長する結果、長期間の運転の続行を阻害する。
【０００９】
・逆に温度が低過ぎるとダイオキシンが十分分解されず、またはガス中に含まれるオイルやタール分が十分分解されず、下流側に位置する除塵器等に付着するおそれがある。
【００１０】
ｂ．従来方法では、ボイラを通過するガス中に飛灰や塩酸や亜硫酸ガス等が残存しているために下記の問題を生じる。
【００１１】
・ボイラを構成するチューブに飛灰（スケール）が付着して廃熱回収効率が悪化する。従来はこの問題に対処するためにスートブローを行なうなどの対策を採用しているが、飛灰（スケール）が付着することによるチューブでの熱伝熱量の悪化を見込んで、余裕率の大きい設備を設けている（高い設備費）。
【００１２】
・飛灰（スケール）や塩酸ガス等ガス中に含まれる有害成分物によりボイラチューブが腐食する（設備の寿命が短い）。
【００１３】
・特に最も温度が高い蒸気過熱器が塩酸ガス等により腐食するために、従来は耐食材を使用して過熱蒸気の温度を４００℃以下に保つのが一般的である。このように過熱蒸気の温度が低いため、その蒸気を蒸気タービンに導入して発電する発電装置の熱効率が非常に低い（熱効率が悪い）。また、スケールが付着することで、滞留部にはフィンチューブを使用できないので、設備が大型化する。さらにエコノマイザ（節炭）部では最も温度の低い燃焼排ガスから熱回収しようとする空気予熱器のチューブや管板は結露（即ち酸露点）に近くなっており、耐食材を使用して出口排ガス温度を２００℃以上に保つのが一般的である。しかしながら、前述のごみの変動に対処するために水の噴射量を変えたり、空気量と排ガス量のバランスが変化することにより、常に空気予熱器出口温度が２００℃以上になるよう、空気側にバイパスを設けるなどして対策が講じられる。これは、産業用のエコノマイザ出口温度が６０〜８０℃であることに比べれば熱回収効率が極めて低くなっていることを示す。
【００１４】
・ごみ質の変動に対応して最適なボイラを設計するのが非常に困難である。
【００１５】
・低温域では、排ガスの酸露点近くとなり、１５０℃以下の熱回収ができない。
【００１６】
２）特開平１１−２７０８２４号：この公報に記載の廃棄物焼却設備は、ガス化炉からの排ガスの冷却装置と集塵装置と脱塩素装置とガスを燃焼するためのボイラーとガスタービン発電装置とからなり、また同処理方法では、ガス化炉から出たガスは、先ず再燃焼炉に導入されて完全燃焼された後、水を噴霧して急冷・除塵され、さらにアルカリ洗浄や酸洗浄されて清浄化される。このように清浄化された可燃性ガスは種々の用途に使用されるが、ボイラへ導入されて完全燃焼されたのちに廃熱回収される。しかし、このような従来法では、次のような欠点がある。
【００１７】
ａ．高温で熱分解したガスを循環水で急冷しているので、ガス系設備はコンパクトであるが、水処理設備が高くなる。
【００１８】
ｂ．ガス中の水蒸気が凝縮し余剰水として多量に排出されるために処理する必要があり、しかも余剰水には種々の有害成分が含まれているため、完全には清浄化できず、したがってそのままでは排水できない。一方、排水可能なレベルまで完全に清浄化するには、膨大な設備費と運転費とその処理設備を設置するための場所が必要になる。いいかえれば、上記の余剰水の中には水銀カドミウム鉛などやアルカリ金属亜鉛などが含まれ、これらを回収するための処理は複雑な水処理であって、排水や回収物に含まれる不純物を取り除かねばならない。もし、その不純物の量が不確定であると、大きい環境問題を引き起こす可能性が残る。
【００１９】
ｃ．高温の熱分解ガス（ガス化炉出口ガス）を水で急冷するため、その保有熱を無駄になっている。
【００２０】
ｄ．固形廃棄物から有価値の資源を回収するための従来の処理方法は湿式であることから、乾式に比して多くのエネルギーを必要とし、また分離も容易でない。
【００２１】
３）特開平１１−２７０８２４号：この公報に記載のガス化炉の排ガス出口には、排ガスの急冷装置およびガス精製装置がこの順に接続され、排ガスは急冷され、精製されたのちに大気中には排出される。
【００２２】
４）上記した公報に記載の従来の廃棄物焼却方法では、一般に排ガスを煙突から放散する際、ガスの温度が低いと放散時にガス中に含まれる水蒸気が凝縮して白煙化し、施設の周辺の住民に不安感を抱かせるおそれがある。そのような場合、従来の処理方法では排ガスに、蒸気や高温ガス等で加熱した空気を混入することによって白煙化を防止している。しかし、この方法では多大な設備費を必要とする。
【００２３】
５）図７に、本発明に関する参考例との比較のために従来例に係る排ガス処理設備を示す。この排ガス処理設備では、ガス化溶融炉１からの排ガスＧが再燃焼器７２に導入され、酸素が吹き込まれて再燃焼される。こうして高温になった排ガスＧはボイラ７３の上流側の減温槽７３’に導入され温度調整されたのち、ボイラ７３に導入されてボイラ水を蒸気化する。この結果、排ガスＧの温度が下降し、さらに下流側のエコノマイザー７４に送られ、ここでさらに排ガスＧ中の余熱が回収される。しかし、排ガスＧの温度は集塵機７６の耐熱温度よりもまだ高い（３００℃以上）ので、エコノマイザー７４と下流側の集塵機７６との間に介設した減温塔７５でさらに冷却されたのちに、消石灰の粉末が噴霧されて排ガスＧ中に含まれている塩酸などの酸性成分が中和されつつ集塵機７６へ送られ、脱塵されたのち、誘引送風機７７で吸引され、煙突７８から排気される。この際に、白煙防止処理が施される。なお、図中の符号３はごみピット、３ａはクレーン、４は粉砕機、５は給塵機、４ａ・５ａは投入ホッパー、６は水砕槽、７は磁選機である。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、従来の欠点すなわち、1)上記した従来の排ガス処理方法あるいは処理設備によれば排ガスを再燃焼器で一度に完全燃焼させるために、燃焼後のガス温度が高くなりすぎ、そのままではボイラー等で熱回収が困難なために、一旦冷却して回収することからエネルギーの回収効率が低いこと、2)再燃焼器の運転が非常に難しく、熟練を要すること。つまり、従来の再燃焼器では種々の役目（1)ガスを完全燃焼させること、８５０℃×炉内滞留時間２秒間以上を確保すること、2)ガス中に含まれる飛灰が溶融しないように燃焼温度は高過ぎないこと［例えば１２００℃以下］等）を総て達成しなければならないこと、3)廃棄物焼却用のガス化炉の排ガス処理の場合、ごみ質が変動すると、総ての条件を満足できなくなるので対策が施される。例えばごみ質が悪い場合には、助燃用燃料を使用し、逆にごみ質が良過ぎると、燃焼ガス温度の過度の上昇を防ぐために、空気比を上昇、冷却水を噴霧、排ガスを循環させて排ガス温度を下げ、あるいは壁を水冷にして冷却する等の必要がある。そして、これらの要因から何れも設備に余裕をもたせる必要性が生じ、操業の困難および熱効率の悪化となること、を解決することができるガス化炉の排ガス処理設備を提供することを目的としている。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明に係るガス化炉の排ガス処理設備は、基本的には、供給ごみの部分燃焼の変動を均一化することと、排ガス処理系を２段階のシステムにしたことである。系統的には、供給ごみの部分燃焼の変動を均一化する部分燃焼炉に続けて、1)部分燃焼器（再燃焼器）・前段ボイラー又は空気予熱器・ガス清浄器、2)再燃焼器・後段ボイラ（又はボイラ）とする。1)の部分燃焼器（再燃焼器）では、可燃性排ガスは完全燃焼させずに部分燃焼器内にて好ましくは８５０℃以上（実際は１０００℃でも良い）×滞留時間２秒間以上を確保するとともに、排ガス中に含まれるタールやオイル分を分解する。前段ボイラ又は空気予熱器を出たガスは減温器などで冷却し、ダイオキシンやＮＯｘおよび飛灰を除去した後、再び再燃焼器にて完全燃焼（ガスが清浄化されているので燃焼温度やスーパーヒータ温度に考慮する必要なく、空気を吹き込んで完全燃焼）して後段ボイラ（又はボイラ）にて保有熱を回収することを特徴としている。
【００２６】
本発明によれば、供給ごみの部分燃焼の変動を均一化する部分燃焼炉で生成ガスが均一化され、あまり変動せず排出された後、最初の再燃焼器（部分燃焼器）ではガスを完全燃焼させるのでなく、例えば８５０℃×炉内滞留時間２秒間以上を確保すること（温度制御）のみに専念することができるから、設備と運転が非常にシンプルになる。同時に熱回収効率も向上する。そして、本発明によると、発電効率が飛躍的に向上する。すなわち、後段のボイラに導入されるガス中には、もはや塩素系ガスも飛灰もダイオキシンも含まれていない清浄な燃料ガスであるために、後段ボイラ（又はボイラ）はごみ焼却用ボイラではなく、産業用の廃熱ボイラと共通の技術を適用できる。例えば、過熱蒸気の温度を４００℃以上（例えば６００℃）に容易に上げることができ、これによって発電効率が飛躍的に向上する。また、ガス中に飛灰や塩素系ガスが含まれていないために、ボイラチューブの耐久性も飛躍的に向上する。さらに、本発明によれば従来法に比して排ガス流量が極めて少なくなる結果、運転費と設備費を大幅に低減することができる。ひるがえって、石炭焚のガス化ガスによるガスタービン発電をする技術で高圧下で部分酸化後に高温集塵する技術が研究されているが、ガスタービンを高効率とするには供給圧力が高くなければならず、そのため露点が高くなっているので高温下でなければ結露して集塵ができない。この生成ガスを酸露点を避けるため常圧下で１６０℃程度まで冷却し、集塵すればクリーンな燃料ガスにもなる。
【００２７】
また、常圧下、クリーンにしたガスを加圧してガスタービン発電すること、あるいは燃料電池、ないしガスエンジンを駆動させて発電するなどのエネルギー回収方法、ないしＣＯ、Ｈ₂を用いて液化あるいはアルコール、エーテルなどの燃料ないし化学原料としてリサイクルすることは可能である。しかし除塵性能、有害成分除去性能が不完全になった時の下流への影響や発生しうるリスクを考える時、推奨するに足る信頼性を確保せねばならない。したがって、ごみ焼却を基本とする排ガスの処理方法とその処理設備は、ごみの不確定性のためのリスクを最小化するものが相当であって、より高度資源リサイクルは相応の対策を要することになると予測する。総合的に経済的に受け入れられ難い方法、設備となりうる。
【００２８】
次に、本発明を各請求項ごとに説明する。
【００２９】
１）請求項１の発明は、廃棄物または石炭ないしそれらの混合物の被焼却物を（高濃度）酸素等を吹き込んで燃焼するガス化炉から排出される排ガスの、廃熱回収を含めた処理設備において、
前記排ガスに、（予熱）空気または（高濃度）酸素あるいはその混合ガスを加えて高温で部分燃焼させるための部分燃焼器、あるいは前記ガス化炉内の頂部で前記排ガスに空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で部分燃焼させるための部分燃焼部と、該部分燃焼器又は部分燃焼部からの出口ガスを導入し該ガスの保有する廃熱を回収するための前段ボイラと、該前段ボイラからの出口ガスを乾式にて除塵するとともに、ガスに含有されている塩酸や硫化物等の酸性成分を除去するためのガス清浄化装置と、清浄化したガスに（予熱）空気または（高濃度）酸素あるいはその混合ガスを加えて高温で再燃焼
して完全燃焼させるための再燃焼器と、該再燃焼器からの出口ガスを導入し該ガスの保有する廃熱を回収するための後段ボイラとを備え、前記排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、余剰水を給塵前の被焼却物に加水するように構成したことを特徴とするものである。
【００３０】
請求項１の発明によれば、後段ボイラ等においては、導入されるガスが清浄（塩酸ガスや飛灰やダイオキシンやＮＯｘは既に除去処理済み）であることから、下記の作用効果をもたらす。
【００３１】
1) 先ず総括的に言えば、後段（第２段）システムに導入されるガスが清浄化されているので、後段ボイラは通常のボイラとして設計・製作・運転できるために設備費、運転費、保守費等々の点で従来のごみ処理用ボイラに比較すると遙かに優れている。
【００３２】
2) 後段の排ガス中には塩酸ガス等の有害ガスやダストが殆ど含まれていないために、後段ボイラ等のチューブの耐用性が飛躍的に向上する。
【００３３】
3) 同上の理由で過熱蒸気を従来の最高温度である約４００℃より高い温度、例えば５００℃や６００℃に上げることが可能となり、その結果、その蒸気を導入する蒸気タービン式発電装置で得られる発電量が飛躍的に向上する。（従来から過熱蒸気の温度を上げると発電量は向上することが判っていたが、過熱蒸気温度を上げると過熱器のチューブ温度が上昇する。このチューブ温度はチューブの寿命に影響を及ぼし、４００℃を越えると急にチューブの寿命が短くなる。その原因はガス中に含まれる塩酸ガスとダストであるが、そのようなおそれがない。）
【００３４】
4) 従来のボイラでは対流伝熱チューブ（水平設置）の上部にダスト（ガス中に含まれる）が付着するため、そのダストが断熱効果をもたらす結果、チューブの伝熱性が低下する問題があったが、本発明における後段ボイラではガス中にダストを殆ど含んでいないために従来のような不都合がない。したがって、後段ボイラを小さくできる結果、従来に比して設備費が安くなる。また、チューブの耐用性が増す。
【００３５】
5) 後段の排ガスが清浄化されているためにボイラの後段および下流にエコノマイザや空気予熱器を設置する場合、チューブの腐食を考慮せずに十分低い温度を選択でき、結果的に高いエネルギ効率を達成できる。
【００３６】
6) 従来法では白煙防止のためにわざわざ空気を加熱して排ガスに混入した後、大気中へ放出しており、そのための送風機や熱交換器やダクトを必要としたが、本発明ではその必要はなく、設備費が安くなる。
【００３７】
また、本発明の排ガス処理設備では、被焼却物のガス化生成ガスの燃焼と廃熱回収が２段に分けて行われる。先ず、前段にて部分燃焼、廃熱回収および除塵・ガス清浄化が還元雰囲気で行われる（ガスが完全燃焼しない）ことにより、下記作用効果を生じる。
【００３８】
7) 廃棄物のガス化溶融処理において、ごみ質が良い（ごみの保有発熱量が大きい）場合にも多量の水を噴霧しないため、廃棄物の保有熱を高効率に廃熱として回収できる。また、水を噴霧する代りに従来は排ガスを循環させて燃焼後のガス温度を下げる必要があったが、本発明ではその必要もないために排ガス循環装置（送風機やダクトシステム等）が不要であり、構造が簡単になって設備費が安くなる。さらに排ガスを循環させたり、水を噴霧させたりしないためにボイラ〜排ガス除塵器を通過するガス流量が従来法に比べてはるかに少なくなるので、関連設備費が安くなる。
【００３９】
8) 排ガスの再燃焼時の変動が少ないので、設備に最小限の余裕をもたせれば充分であり、効率が良い。
【００４０】
9) 排ガスの最初の再燃焼が部分燃焼で、完全燃焼以上の酸素過剰燃焼時に比較して還元性雰囲気で行われるためにダイオキシンが発生しにくい。
【００４１】
10) 他に制約を受けることなく、排ガスの部分燃焼温度を適正に制御できるために運転が容易である。すなわち、完全燃焼させる必要がないために、廃棄物のごみ質が変動しても、部分燃焼度合いを変えることによって適切に燃焼温度制御が可能である。その結果、排ガス温度が高過ぎてクリンカーが付着するとか、低過ぎてダイオキシンが十分に分解されない等の不都合を生じない。
【００４２】
11) 処理する過程でのガスが還元性であるためにダイオキシンの発生やＮＯｘの発生が抑えられる。
【００４３】
12) 第１段システム（前段処理工程）における排ガスが還元性であるために、前段ボイラや空気予熱器等の設備が耐久性に優れる。
【００４４】
13) 再燃焼ガス温度を低く保てるので（完全燃焼させる必要がないため）、前段ボイラや耐火物等の設備が耐久性に優れる。
【００４５】
２）請求項２に記載の発明は、廃棄物または石炭ないしこれらの混合物の被焼却物を酸素等を吹き込んで燃焼するガス化炉から排出される排ガスの、廃熱回収を含めた処理設備において、
前記排ガスに、空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で部分燃焼させるための部分燃焼器、あるいは前記ガス化炉内の頂部で前記排ガスに空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で部分燃焼させるための部分燃焼部と、該部分燃焼器又は部分燃焼部からの出口ガスを導入し該ガスの保有する廃熱を回収するための空気予熱器と、該空気予熱器からの出口ガスを乾式にて除塵するとともに、ガスに含有されている塩酸や硫化物等の酸性成分を除去するためのガス清浄化装置と、該清浄化したガスに空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で再燃焼して完全燃焼させる再燃焼器と、該再燃焼器からの出口ガスを導入し該ガスの保有する廃熱を回収するためのボイラとを備え、前記排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、余剰水を給塵前の被焼却物に加水するように構成したことを特徴とするものである。
【００４６】
この構成により、本発明によれば、被焼却物のガス化生成ガスである排ガスの燃焼と廃熱回収が２段に分けて行われる。先ず、前段にて部分燃焼、廃熱回収および除塵・ガス清浄化が還元雰囲気で行われる（排ガスが完全燃焼しない）ことにより、下記の作用効果を生じる。
【００４７】
1) 被焼却物のガス化生成ガスの燃焼と廃熱回収が２段に分けて行われるために、前段の部分燃焼以降の操作が後段の操作と独立に行われるので、夫々独立の制御ができる。そのため、前段の被焼却物の発熱量や燃焼性が変化しても、前段においては、加える酸素量や散水量などのパラメータを調節して排ガス（生成ガス）量と温度を調節できる。後段においては、加える空気量や蒸気過熱器への注水温度を制御することができる。ごみ質が良い（ごみの保有発熱量が大きい）場合にも多量の水を噴射しないため、廃棄物の保有熱を高効率に廃熱として回収できる。
【００４８】
本発明技術では、その必要もないために排ガス循環装置（送風機やダクトシステム等）が不要である。結果、設備費が安い。さらに排ガスを循環させたり、水を多量に噴射させないために、ボイラ〜排ガス除塵器を通過するガス流量が従来法に比べてはるかに少なく、したがって関連設備費が安くなる。
【００４９】
2) 燃焼の変動が少ないので、設備の余裕を少なくでき、また効率が良い。
【００５０】
3) 前段の燃焼が部分燃焼で還元雰囲気で行われるために、ダイオキシンが発生しない。
【００５１】
4) 他の制限要素なしに部分燃焼温度を適正に制御できるために、運転し易い。すなわち、排ガスを完全燃焼させる必要がないために、ごみ質が変動しても、部分燃焼度合いを変えることによって適切な燃焼温度制御が可能である。その結果、排ガス温度が高過ぎてクリンカーが付着するとか、低過ぎてダイオキシンが発生する等の不都合を生じにくい。
【００５２】
5) 処理する過程での排ガスが還元性であるために、ダイオキシンの発生やＮＯｘの発生が抑えられる。
【００５３】
6) 排ガスが還元性であるために、熱回収設備の耐用性に優れる。
【００５４】
7) 燃焼ガス温度を低く保てるので（完全燃焼させる必要がないため）、耐火物等設備の耐用性に優れる。
【００５５】
8) 前段での廃熱回収が空気過熱であり、後段での燃焼用の空気等に利用できる。
【００５６】
なお、前段にて部分燃焼、廃熱回収および除塵・ガス清浄化が還元雰囲気で行われる（ガスが完全燃焼しない）ことにより、請求項１について7)~13)に上述したのと同様な作用効果を生じる。
【００５７】
３）請求項１又は２に記載の発明では、前記排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、余剰水を給塵前の被焼却物に加水するように構成したことにより、給塵器で脱水した汚水とともに余剰水を最小限に使用することができ、下記の作用効果がある。
すなわち、
1) 排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、再燃焼後白煙を生じにくくできる。
【００５８】
2) 酸性ガスの除去率が向上する。また、アルカリ成分を添加すれば飛躍的に向上する。
【００５９】
3) 余剰水を給塵前のごみに加水すれば、給塵器での詰まりや摩耗の低減に寄与し、給塵動力を低減する。さらに、乾燥しすぎたごみの水分を調節してガス化溶融操作を安定化させられる。
【００６０】
4) 除塵、脱塩ガスの水分が減少し、熱量が向上するので、熱効率が向上する。
【００６１】
5) 排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水した余剰水は、排ガスの散水冷却による温度調整に使用できる。このようにしてごみの水分の循環を行えば、ごみ質の変動に対応して処理できる。余剰水をガス冷や温調に使用することも適宜行える。
【００６２】
３）請求項３に記載のように、前記ガス化炉を、シャフト炉であって被焼却物の灰分が溶融されるガス化溶融炉にすることができる。
【００６３】
この構成により、a)炉内における廃棄物の滞留時間が長く燃焼の変動を受け難い、b)設備が単純な縦型円筒であり、設備費が安い、c)単に一定量の燃焼ガスを炉底部に吹き込めば、吹き込んだ酸素量に応じて廃棄物がガス化するので運転が容易であるという作用効果を奏する。
【００６４】
４）請求項４に記載のように、前記ガス清浄化装置が集塵機と脱塩機とからなり、脱塩機の下流側に排ガスへの散水機構を備えた減温槽を設置し、前記散水機構から排ガスに散水し冷却することにより脱水しかつ脱塩するようにし、前記散水機構の下方に余剰水の回収部を設け、ポンプおよび冷却装置を介して配管により、前記ガス化溶融炉およびその上流側に設けた給塵器へ給水するとともに、前記配管を分岐して前記散水機構へも一部給水するようにすることができる。
【００６５】
この構成により、請求項1又は請求項２における「前記排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、余剰水を給塵前の被焼却物に加水するための構成」が一例として具体化される。
【００６６】
５）請求項５に記載のように、前記ガス化炉を、バブリング式流動層またはチャーを循環する循環流動層炉にすることができる。
【００６７】
この構成により、a)立下げや立上げが短時間でできるので、運転が容易である、b)チャーを大量に循環するのでチャーがバッファとなり、燃焼変動が吸収されるので、発生ガス流量が安定化する、c)チャーを循環するので、排ガスの発生量と成分が安定化する、また、廃棄物の溶融が安定化する―という作用効果を奏する。さらに、意図的に燃焼灰を外部より投入すれば、灰の成分が平均化し、溶融状態が平均化する改善効果とともに灰処理が可能である。
【００６８】
６）請求項６に記載のように、前記前段ボイラから排出される部分燃焼ガス中の酸性ガスを中和回収するとともに、飛灰を集塵するための集塵機を備えるとよい。
【００６９】
この構成により、前段での排ガス処理（廃熱回収〜除塵・ガス清浄化）が乾式で行われる結果、上記した請求項５の発明と同様の作用効果を奏する。
【００７０】
７）請求項７に記載のように、前記後段ボイラに過熱器を接続するとともに、該過熱器に前記前段ボイラにて発生した蒸気を供給して過熱できるよう配管にて前段ボイラの蒸気発生部を接続することができる。
【００７１】
上記の構成、つまり、前記前段ボイラにて発生した蒸気を後段ボイラの過熱器に送って高温に過熱することができるよう配管を敷設することで、
過熱蒸気を従来の最高温度である約４００℃より高い温度、例えば５００℃や６００℃に上げることが可能となり、その結果、その蒸気を導入する蒸気タービン式発電装置で得られる発電量が飛躍的に向上する。
【００７２】
８）請求項８に記載のように、前記後段ボイラの後流側に、尿素水等のＮＯｘ分解用薬品の噴霧装置を設けることができる。
【００７３】
この構成により、高温燃焼で発生するＮＯｘを低減できる。
【００７４】
９）請求項９に記載のように、前記ガス化炉が外熱式あるいはロータリキルン等の間接加熱式であって、被焼却物を高温空気により蒸し焼きすることができる。
【００７５】
従来法として間接加熱式の例えばロータリーキルンを用いた場合、供給ごみが乾燥熱分解されてチャー状になってから溶融炉に投入する方法がある。この時、加熱媒体として高温空気を用い、循環使用している。高温酸化腐食のため、ロータリーキルンには耐熱材料のチューブを用いているが、熱源としてごみの焼却排ガスから廃熱回収を行うか、あるいはさらに助熱して高温の空気を生成するかしている。ごみの焼却排ガスから廃熱を回収する時、含有の有害物質、ばい塵、酸性ガスによるチューブや管板の腐食が生じる可能性があるが、熱回収する焼却排ガスが除塵、有害酸性ガスを除去後のガスであれば、伝熱係数も高く、寿命も長くなる。
【００７６】
１０）請求項１０に記載のように、前記前段ボイラ又は前記空気予熱器を出た部分燃焼ガス中のチャーを集塵し、前記ガス化炉に戻すことができる。
【００７７】
この構成により、下記効果をもたらす。すなわち、
1) 先ず総括的に言えば、チャーが燃料として利用される。
また、低融点金属Ｎ２，Ｋ，Ｍｇ，ＺｎＰｂ，Ｃｄなど溶融炉下部では酸化雰囲気のため酸化され融点の高い金属酸化物になる。
【００７８】
2) 金属酸化物はスラグに取りこまれて溶融スラグとして排出される。
【００７９】
3) チャーの中には塩化物、硫化物が含まれるが、これらはシャフト炉での高温還元のため還元され、塩酸ガスやＳＯｘとして分離される。
【００８０】
１１）請求項１１に記載のように、前記回収チャーの戻し位置が請求項３に記載のガス化炉内の溶融部分であることが好ましい。
【００８１】
この構成により、前段での回収チャーの（除塵）が溶融炉下部へ戻される結果、下記効果をもたらす。
【００８２】
1) 溶融炉炉底では溶融スラグが溜まっており、高温酸素吹き付けられている。したがって、スラグの表面は酸化雰囲気ではあるが、スラグの中は吹き込まれたチャーの炭素のために還元雰囲気である。
【００８３】
2) スラグの中に吹きこまれたチャーの金属塩類はいったんスラグに溶けこみ還元されて金属化や酸化物として塩を分離しようとする。金属化されたものはスラグの底に沈んで停留するが、スラグの表面が酸化雰囲気で、大量に鉄分が投入されない限り溢れ出さない。
【００８４】
3) 回収チャーをごみに混ぜて循環してもよい。しかし熱分解の過程で蒸気圧の低い重金属塩類は気化して再びチャーとともに回収される可能性が高い。
【００８５】
4) ガス化炉の炉底下部に吹込まれるチャーは燃焼発熱するので、助燃料が節約できる。
【００８６】
5) 重金属類をスラグ化できるので減容化率が向上する。
【００８７】
１２）請求項１２に記載のように、前記後段ボイラ又は前記ボイラにおいて、高温高圧の過熱蒸気を発生して蒸気タービンを駆動し、発電することができる。
【００８８】
この構成により発電できるから、ごみの処理費用を軽減できる。しかも、前記ボイラは高効率であり、かつ従来法より安いので、維持費や設備費やの軽減効果がある。また発電により生じた余剰の電力を売ることで、さらに維持費を軽減できる。
【００８９】
１３）請求項１３に記載のように、前記過熱蒸気が４００℃、４０ｋｇ／ｃｍ²以上であることが望ましい。
【００９０】
この構成により、従来の一般的なごみ発電の過熱蒸気（４００℃以下、４０ｋｇ／ｃｍ²以下）に比べて温度および圧力ともに高く、発電効率が事業用や産業用に比べても遜色がない。
【００９１】
１３）請求項１３に記載のように、前記発電にて本排ガス処理設備の消費電力を自給することができる。
【００９２】
この構成により、発電にて本設備の消費電力を自給することができるので、僻地や離島などにおける発電設備の充分でない地域でのごみ焼却処理を可能にする。
【００９３】
１４）請求項１４に記載のように、前記空気予熱器の予熱用空気は、前記ボイラの節炭器から送られる空気を予熱できるよう配管を敷設することができる。
【００９４】
この構成により、以下の作用効果がある。すなわち、
1) 節炭器で予め空気予熱することで低温の排ガスとの接触するチューブや管板の温度を１５０℃以上にすることが可能となり、その結果、酸露点以下となって腐食することがなくなり、また高価な耐腐食材料を使用しなくてすむ。
【００９５】
2) 後段ボイラは固形分、酸性ガスを取り除いており、排ガスが十分低い温度まで下がっても熱回収でき、回収熱効率がそれだけ向上する。
【００９６】
１５）請求項１５に記載のように、前記空気予熱器が空冷管壁方式であるとよい。
【００９７】
高温の生成ガスから熱回収するとき従来のボイラチューブでは、Ｎａ，Ｋ，
Ｃａなどの硫酸塩などが凝集して付着堆積することによりスケールになることが知られており、このスケールが振動やスートブロワなどである程度除去できるけれど完全ではない。また、ボイラチューブが５００℃以上の高温になると、塩素による腐食が著しく、高級な耐食材料を使用しなければならないことから、予め断熱材で排ガスと隔絶した空気予熱用チューブを配し、このチューブの温度を５００℃以下で且つ低温部分が酸露点以下にならないようにする必要がある。しかし、本発明では上記の構成により、排ガスと接触する管壁（チューブ）内を通過する空気で冷却され、温度上昇が抑えられるので、上記のような従来のボイラチューブにおける不都合が自然に解消される。
【００９８】
１６）請求項１６に記載のように、前記空気予熱器の予熱空気を集塵器の暖気に使用するよう配管を敷設することができる。
【００９９】
集塵器が停止したとき結露防止に伝熱ヒータについたガス循環装置を使用することができるが、本構成により運転中の装置から加熱空気を供給して暖気することで、維持費を削減できる。
【０１００】
なお、従来法と本発明法との簡単な比較を図８に示している。
【０１０１】
１７）その他、上記各請求項の発明においてに、前記部分燃焼温度を７００〜１２００℃にすることが好ましい。
【０１０２】
部分燃焼温度が７００℃以下ではタール分など付着や閉塞の問題が、また１２００℃以上では飛灰の溶融付着や高温腐食の問題が生じるが、上記構成によればそのような問題がない。また、１２００℃以上になると、ＮＯｘが急激に発生するおそれがあるがそのような問題もない。スラグの融点については灰分の成分により大きく異なることが知られており、アルミナ分の多い場合は融点が低く、ＣａＯが多い時融点が低くなることが、ＣａＯ−ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系状態図で知られている。そしてスラグの融点に関し、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂比）で整理することが製鉄業等のスラグを扱う業界で行われている。ごみの灰分の融解したスラグの融点は塩基度が１程度の時最も低く、およそ１３００℃程度である。塩基度が１より大きくても小さくても融点が高くなることが認められる。
【０１０３】
融点の降下に関してはアルカリ金属系酸化物などが混合すればそれだけ融点が下がることになるが、このプロセスではこれら低融点成分は蒸発してガス中に飛散し、冷却されると再結晶される。したがって部分酸化工程で固体の状態で同伴する飛灰中にはこれら低融点物質はむしろ減少した状態で存在することになる。
【０１０４】
次にバーナにおいて生成ガスが部分的に再燃焼する時、火焔の部分は燃焼排ガスに比べて高温になること、また飛灰中のチャーなどが燃焼して高温となり、溶融状態となったものが周辺の融点以下の壁面やバーナブロックなどに触れた場合には、次第にクリンカー様に堆積するおそれがある。
【０１０５】
ＮＯｘについては可燃分中に含まれる窒素分から生成するいわゆるフューエルＮＯｘと、熱力学的に高温で生成するいわゆるサーマルＮＯｘに分けて説明がされる。バーナ等で火焔の温度が高いため、ＮＯｘを発生することが知られており、火燃温度が１０００℃以上になると級数的にＮＯｘ発生量が増加する。ＮＯｘを下げるため２段に燃焼し、かつ後段の温度を下げることによりＮＯｘを下げる技術が知られているが、この時アンモニア、尿素水、汚水（ごみを圧搾した時にじみ出す）に含まれる窒素化合物で、高温では容易に熱分解する化合物は前段の高温で発生したフューエルＮＯｘ、サーマルＮＯｘを熱力学的化学平衡濃度まで下げることができることが知られている。そこで、ごみの成分が高温で完全に分解する温度以上で、かつＮＯｘやクリンカー付着を生じにくい温度以下である温度７００〜１２００℃で燃焼させることが望ましい。
【０１０６】
１８）前記再燃焼温度（完全燃焼温度）を８００〜１２００℃にすることが好ましい。
【０１０７】
上記構成により再燃焼温度を８００℃以上に制御するだけで、高圧高温の蒸気を発生できるので、高効率発電が可能になる。
【０１０８】
１９）また、前記ガス化炉の圧力を大気圧以上にすることが好ましい。
【０１０９】
上記構成によりガス化炉の圧力が大気圧以上にするので、第１段（前段）の排ガス処理において万一システム内に空気が侵入しても爆発の危険性がない。
【０１１０】
２０）さらに、前記排ガスに含まれる酸性ガスの中和回収方法を消石灰などのアルカリ性粉末剤の噴霧にし、前記飛灰の集塵方法をろ過式集塵にすることができる。
【０１１１】
上記の構成により、前段での排ガス処理（廃熱回収〜除塵・ガス清浄化）が乾式で行われる結果、下記の作用効果をもたらす。
【０１１２】
1) 湿式で行う場合は膨大な水処理設備を必要とするが、本発明では水処理設備を必要としない。したがって、設備費が安くなるとともに、設備の占有敷地面積が少なくて済み、また運転が容易であり、ランニングコストが安い。
【０１１３】
2) 湿式の場合にはガス中に含まれる多量の水分が凝縮して排出される結果、必ず所外へ余剰水を放流する必要がある。この余剰水にはいろいろな有害成分を含むため、もしそのまま所外へ放流すれば環境を悪化させることになる。また、余剰水中の有害成分を完全に除去するには高価な処理設備と高いランニングコストと広い敷地とを必要とする。これに対して、本発明では、排ガス処理が乾式であるために上述のような不都合はない。
【０１１４】
3) 湿式法では高温（例えば、１２００℃）のガスに水を噴霧して一気に冷却するため、高温ガスが保有する顕熱は総て捨てられる。これに対して本発明では、冷却せずに前段ボイラにて廃熱回収されるので、回収効率が高い。
【０１１５】
4) 湿式法の場合には、排出される固形物が湿っているので取り扱いが難しいが、本発明のように乾式では乾燥状態で排出されるので、取り扱いが容易である（設備に付着したり、ホッパから排出し難いことはない）。
【０１１６】
5) 設備が腐食し易い湿式法に比して、乾式法は腐食し難いので、耐久性に優れている。
【０１１７】
２１）前記ガス化炉で焼却した残滓を、炉内底部に所定流量の（高濃度）酸素に助燃料を加えて吹き込むことにより、溶融することができる。
【０１１８】
この構成により、つまり、ガス化炉で焼却した残渣（チャー）を一定流量の例えば高濃度酸素に一定割合の助燃料を加えて、吹き込み、溶融することで、
a)チャーは酸素と高温で燃焼し、ＣＯを主とするガスを発生する、b)助燃料は酸素と高温で燃焼し、ＣＯとＨ₂、Ｈ₂Ｏを主とするガスを発生する、c)高温で燃焼し発生するガスで、チャーに含まれる灰分が溶融する、d)灰分が溶融する速度は堆積した灰の表面から熱を受けて溶け、流れ落ちる、e)溶融スラグの粘度は、高温ほど低く流れやすい、f)溶融スラグが流れ落ちると新たに灰の表面が現れ溶けるまでに時間がかかる、g)溶融スラグが溶ける温度は一定になろうとする、h)一定に酸素を吹き込めば，吹き込んだ酸素の量に見合うだけ溶融する、i)一定に酸素を吹き込むことで一定の溶融状態を奏する。
【０１１９】
このようにして一定の溶融が安定的に行なえれば、ごみ質の変動を考慮しなくて良い。
【０１２０】
２２）さらにまた、被焼却物の廃棄物を２５〜２００ｍｍ、例えば１５０ｍｍ程度の幅に裁断したのち粉砕圧縮脱水ペレット化して前記ガス化炉に供給することができる。
【０１２１】
この構成により、廃棄物中の水分が除去され発熱量が上がる。そして、水分の多い物は多くの水分が、逆に水分の少ない物は少ない水分が除去されるので、発熱量が均一化することになる。さらに、廃棄物は粉砕されており、その際に撹拌混合される。また、ペレット化されているので、炉内を上昇する高温ガスの通気が均一になる。この結果、ガス化炉内において廃棄物は総合的にかなり均質な燃焼が達成される。ごみの粉砕と撹拌混合の効果はさらに灰分においても融解する時の成分の均一化効果を奏しているので、スラグの融点の変動が少なくなっており、より安定したスラグの溶融を達成する。
【０１２２】
【０１２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の排ガス処理設備を廃棄物ガス化溶融炉に適用した実施例について図面に基づいて説明し、併せて排ガス処理方法についても説明する。
【０１２４】
図１は廃棄物ガス化溶融炉およびこれに付属させた排ガス処理設備の参考例を示す概略図で、図２は図１の全体設備の工程図である。
【０１２５】
図１に示すように、廃棄物焼却用のガス化溶融炉１は縦型シャフト炉で、円筒部１ａの下端開口に一側方に溶融スラグの取出し口２ａを開口した燃焼ガス吹込み炉２が一体に連設され、この燃焼ガス吹込み炉２に酸素含有燃料ガスを吹き込む複数の燃焼バーナー２ｂが内側に向けて配備されている。炉１の円筒部１ａ上部に廃棄物Ａの投入口１ｃが設けられ、給塵機５で圧縮され脱水されてペレット化された廃棄物Ａが投入される。ごみピット３からクレーン３ａで投入ホッパー５ａへ投入されるが、本例では投入前に廃棄物Ａが１５０ｍｍ前後に裁断され、粉砕機４で粉砕される。投入ホッパー５ａへ投入されたのち、磁選機（図５・図６中の符号７）にて廃棄物Ａ中の鉄材等が吸引除去され、それから給塵機５に投入される。なお、給塵機５内で廃棄物Ａを圧縮し脱水される際に生じた汚水は、後述の部分燃焼用再燃焼器１２内に噴霧して処理される。
【０１２６】
炉１内に投入された廃棄物Ａは、自重により降下しながら図２のように順次乾燥および熱分解されたのち、燃焼・溶融されて廃棄物Ａ中の不燃物が溶融スラグになって溶出されるとともに、炉１内で発生した高温の排ガスが炉頂部に設けられた排気口１ｄから、後述する排ガス処理設備１０へ排出される。本例のガス化溶融炉１は、円筒部１ａ下方の逆円錐台部１ｂに形成されるドーム状溶融帯（以下、溶融ドームという）Ｄをほぼ定位置に安定して保持でき、また廃棄物Ａの処理量に応じた操業可能な範囲が非常に広く汎用性に冨み、さらに廃棄物Ａが開口を閉塞せず棚吊りをすることなく重力降下でき、安定した運転が保たれる。また、溶融ドームＤから滴下するとともに、炉内壁に沿って流れ落ちる溶融スラグ滴が燃焼バーナー２ｂから吹き込まれる燃焼ガスに干渉せずスムーズに炉底に溜り、取出し口２ａから排出される。溶融スラグ滴は水砕槽６に投入され、冷却・固化されてスラグとして取り出される。そして、溶融ドームＤが安定し破れにくく、したがってその上方の廃棄物層での乾燥や熱分解および燃焼・溶融の各作業も安定し均一に遂行される結果、ガス化溶融炉１から出る排ガスＧの流量や性状（組成と温度）がほぼ一定に保たれ、急激な変動が防止される。
【０１２７】
排ガス処理設備１０は、ガス化溶融炉１の排気口１ｄに排気ダクト９を介して接続される。排ガス処理設備１０は２段階のシステムからなり、図１あるいは図２に示すように、第１段（前段）のシステム１１は部分燃焼用の再燃焼器（部分燃焼器ともいう）１２と、前段ボイラ１３と、エコノマイザ（余熱回収器）１４と、減温器１５と、集塵器（バグフィルタ）１６とをこの順番に一連に接続して備えている。一方、第２段（後段）のシステム２１は、完全燃焼用の再燃焼器２２と、後段ボイラ２３と、エコノマイザ（余熱回収器）２４と、誘引送風機（ＩＤＦ）２５と、煙突２６とをこの順番に一連に接続して備えている。
【０１２８】
ガス化溶融炉１の排気口１ｄから排出される排ガスＧは３００〜４００℃で、再燃焼器１２に導入され同時に空気または酸素が吹き込まれて部分燃焼される。部分燃焼は再燃焼器１２内の排ガス温度のみをコントロールすることにより簡単に達成される。本例では、再燃焼器１２内の排ガス温度が８５０℃以上を２秒間以上保つようにコントロールされ、この結果、ダイオキシンの発生が抑制されかつ排ガス中のダイオキシンが分解される。再燃焼器１２で部分燃焼された排ガスＧは８００〜９００℃に温度が上昇し、前段ボイラ１３に導入されて水が排ガスＧの保有熱と熱交換されて蒸気（飽和）になる。この蒸気Ｓは例えば再燃焼用空気や廃棄物Ａの予熱などに利用される。
【０１２９】
前段ボイラ１３を出た排ガス温度は２００〜３００℃で、エコノマイザ１４により排ガス中の余熱が回収される。それから減温器１５に導入されて排ガス温度は１５０〜１６０℃前後になるように調整される。これは次の集塵機１６に排ガスを導入したときに、結露せずかつ集塵機１６に悪影響（ダメージ）を与えないようにするためである。なお、集塵機１６に排ガスを導入する前に、消石灰や活性炭の粉末が噴霧されて排ガス中に含まれている塩酸などの酸性成分が中和される。そして、排ガスＧ中の飛灰が集塵されて除去される。また、飛灰にはＮａ・Ｃａ・Ｚｎ・Ｐｂなどの揮発性の重金属成分が再結晶して含まれているが、例えばキレートを加えて固化させることにより溶出しないように処分される。集塵機１６で集塵する第１段システム１１の前は、大気中から空気が第１段システム１１内に侵入すると燃え上がるおそれがあるため、第１段システム１１内は大気圧より高い圧力を保つようにしている。
【０１３０】
このようにして清浄化された排ガスＧ’は第２段システム２１の再燃焼器２２に導入され、同時に空気（酸素ではなく）が吹き込まれて完全燃焼される。しかし、第１段システム１１で排ガスＧ中のエネルギーが消費されているので、排ガスＧ’の温度は１０００℃前後までしか上昇しないが、ダイオキシンが排ガス中に残っていても完全に分解される。ここで後段ボイラ２３に排ガスＧは導入され、排ガスＧの保有熱と水が熱交換されて蒸気（過熱）Ｓ’になる。この蒸気Ｓ’は蒸気タービン式発電装置３０などに供給され発電して電力に変換される。
【０１３１】
後段ボイラ２３を出た排ガスはエコノマイザ２４へ送られて、さらに排ガスの余熱が回収される。このときの排ガスの温度は６０〜８０℃まで低下しており、誘引送風機２５で加圧されて煙突２６から大気中に排出される。
【０１３２】
以上のように、本参考例の排ガス処理設備１０によれば、第１段システム１１では排ガスＧを部分燃焼しており、第２段システム２１で排ガスＧ’を完全燃焼させることにより、再燃焼器１２・２２から出る排ガスＧ・Ｇ’の温度を１０００℃程度あるいはそれ以下に抑えられるので、ボイラ１３・２３に導入する前に冷却する必要がない。このため、無駄なエネルギーを消費することがないうえに、冷却に使用する水の後処理も不要になる。なお、ボイラ１３・２３のチューブ内では流通する水が蒸気化されており、蒸発熱を吸収するために１０００℃前後の高温の排ガスを導入しても問題がなく、したがってとくに冷却する必要がない。しかし、従来の、排ガスＧを再燃焼器で完全燃焼する処理方法では、排ガス温度が１４００℃以上、例えば１８００℃以上になることがあるので、ボイラには排ガスを過剰空気で希釈して冷却したり、水を噴射したり、あるいは炉壁を水冷したりするなどの方法により冷却して導入しており、排ガスを冷却せずに導入できなかった。
【０１３３】
図３はガス化炉の異なる参考例を示すもので、排ガス処理設備１０については共通している。本例では、ガス化炉１’に循環流動層式ガス化炉が用いられている。ガス化炉１’の排気口と排ガス処理設備１０を接続する排気ダクト９の途中に、サイクロン８を介設し、排気ガスＧ中に含まれている灰分をサイクロン８で回収して分離し、ガス化炉１’に戻して循環させることによって廃棄物Ａを流動化させるとともに、酸素あるいは空気をガス化炉１’内に吹き込んで燃焼している。また、サイクロン８で回収して分離したチャー（溶融スラグ）は溶融水砕槽３１に導入して固化し、スラグとして回収している。そして、サイクロン８では除去されずに残ったガス分（排ガス）Ｇを排気ガス処理設備１０に送って処理しているが、この処理方法については上記実施例と共通しているので、説明を省略する。
【０１３４】
図４は排ガス処理設備の他の参考例を示すもので、ガス化炉１は上記参考例と共通している。本例の排ガス処理設備１０’が上記排ガス処理設備１０と相違するところは、次の点である。すなわち、第２段システム２１’において再燃焼器２２と後段ボイラ２３との間に、過熱器（スーパーヒーター）２７を介設し、前後ボイラ１３および後段ボイラ２３で蒸気化された蒸気をそれぞれ過熱器２７に通して過熱することにより高温高圧の過熱蒸気Ｓ’にして、蒸気タービン発電機に供給するようにしている。このため、発電により得られる電力は増大し、エネルギーの回収効率が向上する。一方、再燃焼器２２で完全燃焼された排ガスＧ’は過熱器２７に導入され、熱回収されることによって、１０００℃前後から７００℃前後に温度が低下し、後段ボイラ２３に導入される。その他の作用については上記参考例と共通するので、説明を省略する。
【０１３５】
図５は本発明の排ガス処理設備の実施例を示すもので、ガス化炉１は上記実施例と共通している。本実施例の排ガス処理設備１０−２が上記排ガス処理設備１０と相違するところは、次の点である。
【０１３６】
すなわち、第１段システム１１においてガス化炉１内の頂部に部分燃焼器の機能をもたせることにより、部分燃焼器そのものは省いている。つまり、ガス化炉１内の頂部を部分燃焼部１２’に構成し、あるいは空気予熱器５３に高濃度酸素、空気あるいはこれらの混合ガスを吹き込み、排出直前のガスを部分燃焼させるようにしている。また前段ボイラ１３に代えて空気予熱器５３を設置している。この空気予熱器５３は空冷管壁方式とし、空気予熱器５３の内周壁の一部（高さ方向の中間部）を空冷管壁５３ａで形成し、第２段システム２２のエコノマイザー２４で予熱した空気を配管６１により空気予熱器５３の空冷管壁５３ａに接続し、予熱空気を供給する。配管６１は分岐し、空気予熱器５３の下流側のエコノマイザー１４にも接続している。
【０１３７】
空冷管壁５３ａは、本例では管板を備えた空冷金属製管（例えばステンレス製チューブ）で構成し、空冷管壁５３ａのうち排ガスＧと接触しても金属面の温度が５００℃以上にならないように、所定厚みをもつセラミックなどの耐火材で表面を被覆している。なお、排ガスＧの温度が５００℃以下の領域では，裸管壁が使用可能である。なお、排ガスＧ中に含まれるチャーや飛灰が空冷管壁５３ａに付着するが、チャーや飛灰の付着物は主にＮａ、Ｋ、Ｃａなどの塩類からなり、付着量が少ないので、定期的に除去すればよい。
【０１３８】
空冷管壁５３ａ内を流通する予熱空気は、空気予熱器５３内に導入され、部分燃焼部１２’で部分燃焼された排ガスＧのもつ廃熱エネルギーを熱交換により吸収し、加熱される。これにより、排ガスＧの温度は低下し、空気予熱器５３の下流側に隣接して設置されたエコノマイザー１４によっても予熱空気により、排ガスＧ中の廃熱が吸収される。
【０１３９】
さらに、エコノマイザー１４の下流側には、二段バグ方式の脱塵・脱塩装置（ガス清浄化装置）１６’を設置している。この名称のとおり、集塵用バグフィルター（集塵機）５６と脱塩用バグフィルター（脱塩機）５７とからなり、脱塩機５７の入り口付近で排ガスＧに対して消石灰が噴霧される。この脱塩機５７の下流側には、排ガスＧへの散水機構５９を備えた減温槽５８を設置している。排ガスＧは相当量の水蒸気を含有しており、下流のボイラ２３’で再燃焼するときには無駄になるため、散水機構５９から排ガスＧに散水し冷却することにより脱水され、かつさらに脱塩される。散水機構５９の下方には余剰水の回収部６５が設けられ、ポンプ６６および冷却装置６７を介して配管６８により、ガス化溶融炉１およびその上流側の給塵器５へ給水され、また配管６８が分岐され散水機構５９へも一部給水される。
【０１４０】
ボイラ２３’のすぐ上流側（入り口）に再燃焼器２２を設置し、この再燃焼器２２には空気予熱器５３の空冷管壁５３ａおよびエコノマイザー１４からの配管６２を接続している。またボイラ２３’には、脱塵、脱塩後の清浄化された排ガスＧ’を燃料ガスとして使用するので、ごみ焼却用の特殊なボイラではなく、産業用や事業用の一般的なボイラを使用できる。その他の構成については、上記実施例と共通するので、共通する部材については上記実施例と共通の符号を用いて図示し、説明を省略する。
【０１４１】
以上のようにして本実施例の排ガス処理設備１０−２が構成される。この排ガス処理設備１０−２によれば、ガス化溶融炉１の排気口１ｄから排出される排ガスＧは、部分燃焼部１２’でガス化溶融炉１内の頂部に導入された空気または酸素にて部分燃焼され、７００℃以上の高温になっている。部分燃焼部１２’では、排ガス温度が７００℃以上（望ましくは１０００℃）を１〜２秒間以上保つようにコントロールされ、この結果、排ガス中に含まれるタールやオイル分が下流側機器に障害が生じない程度まで分解される。またダイオキシンの発生が抑制されかつ排ガス中のダイオキシンが分解される。
【０１４２】
部分燃焼された排ガスＧは、空気予熱器５３に導入され、空冷管５３ａ内を流通する予熱空気が排ガスＧの保有熱と熱交換されて１６０℃〜２００℃程度まで加熱される。この空気Ｂは一部が集塵機５６の暖気に使用される。このため、集塵機５６のケーシングが酸露点以下にはならないので、腐食せず、また逆に集塵機５６を高級な耐食材料で造らなくてすむ。
【０１４３】
空気予熱器５３を出た排ガスＧの温度は３００〜４００℃に下降し、さらにエコノマイザ１４により排ガス中の余熱が回収され、排ガス温度は２００〜２５０℃前後まで下降する。この温度まで排ガス温度を下降させるのは、次の集塵機５６の耐熱温度の上限が３００℃より低いからであり、排ガスＧを導入したときに、結露せずかつ集塵機５６に悪影響を与えないようにするためである。そして、排ガスＧ中の飛灰やチャーが集塵され、ガス化溶融炉１の溶融ドームＤ下方の燃焼ガス吹込み炉２内に戻される。飛灰やチャー中にはＮａ・Ｃａ・Ｚｎ・Ｐｂなどの揮発性の重金属成分が再結晶して含まれているが、燃焼ガス吹込み炉２内で溶融され、溶融スラグとなって固化することにより外部へ溶出しない状態で処分される。
【０１４４】
集塵機５６を出た排ガスＧを脱塩機５７に導入する前に、消石灰の粉末が噴霧されて排ガスＧ中に含まれている塩酸などの酸性成分が中和され、脱塩機５７で脱塩される。なお、集塵機５６で集塵する第１段システム１１の前は、大気中から空気が第１段システム１１内に侵入すると燃え上がるおそれがあるため、第１段システム１１内は大気圧より高い圧力を保つようにしている。
【０１４５】
このようにして清浄化された排ガスＧ’は第２段システム２１の再燃焼器２２に導入され、同時に１６０℃以上に加熱された予熱空気（酸素ではなく）が吹き込まれて完全燃焼される。排ガスＧ’が清浄化されているので、従来のごみ焼却に伴う燃焼温度の制約（スーパーヒータ温度上限）を考慮する必要がないことから、排ガスＧ’の温度を１０００℃前後あるいはそれ以上に上昇させられるので、ダイオキシンが排ガスＧ’中に残っていれば完全に分解される。このようにして完全燃焼した高温の排ガスＧ’はボイラ２３’に導入され、排ガスＧ’の保有熱と水が熱交換されて過熱蒸気になる。この過熱蒸気は蒸気タービン式発電装置（図示せず）に供給され発電して電力に変換される。
【０１４６】
ボイラ２３’を出た排ガスＧ’はエコノマイザ２４へ送られて、さらに排ガスＧ’の余熱が回収される。このときの排ガスＧ’の温度は６０〜８０℃まで低下しており、誘引送風機２５で加圧されて煙突２６から大気中に排出される。
【０１４７】
図示は省略するが、再燃焼器２２とボイラ２３’との間には過熱器（スーパーヒーター）を介設し、ボイラ２３’で蒸気化された蒸気をそれぞれ過熱器に通して過熱することにより高温高圧の過熱蒸気Ｓ’にして、蒸気タービン発電機に供給するようにしている。このため、過熱蒸気Ｓ’の温度を４００℃以上、例えば６００℃に容易に引き上げることができるので、発電効率が飛躍的に向上して発電により得られる電力は増大し、エネルギーの回収効率が向上する。また、排ガスＧ’中に飛灰や塩素系ガスが含まれていないためにボイラチューブの伝熱性能や耐久性が飛躍的に向上するので、コンパクトで安い設備を提供できる。さらに、本実施例の排ガス処理設備によれば従来法に比して排ガス流量が少なくなる結果、運転費と設備費を大幅に低減することができる。
【０１４８】
図６は本発明の排ガス処理設備の他の実施例を示すもので、ガス化溶融炉１は上記実施例と共通している。本例の排ガス処理設備１０−３が上記排ガス処理設備１０−２と相違するところは、次の点である。
【０１４９】
すなわち、ガス化溶融炉１と空気予熱器５３との間に、部分燃焼器（再燃焼器）１２を設置し、ガス化溶融炉１の頂部に吹き込んでいた予熱空気や高濃度酸素あるいはこれらの混合ガスを、部分燃焼器１２に吹き込むようにしたことである。その他の構成については、上記実施例と共通するので、共通する部材については上記実施例と共通の符号を用いて図示し、説明を省略する。
【０１５０】
本例の排ガス処理設備１０−３では、部分燃焼器１２を設置するため、設備はやや大型化するが、ガス化溶融炉１からの排ガスＧを部分燃焼器１２内に導入して再燃焼させることで、高温を維持しかつ滞留時間を十分に確保することができる。その他の作用については、上記の排ガス処理設備１０−２と全く共通する。
【０１５１】
上記に本発明の排ガス処理設備およびガス化炉の実施例を示したが、下記のように実施することができる。
【０１５２】
1) 排ガスＧ・Ｇ’から回収した余熱によって再燃焼器１２に吹き込む空気を予熱することで、排ガスの部分燃焼温度および完全燃焼温度を上昇させられる。
【０１５３】
2) さらに余熱が残るときには、ボイラ１３・２３・２３’の給水の予熱に利用させることができる。
【０１５４】
3) ガス化炉（ガス化装置）は、炉１から排出される排ガスＧの流量および温度が安定しているものであれば、上記したシャフト炉式ガス化溶融炉や循環流動層の炉に限らず、例えばバブリング式流動層の炉にも適用できる。
【０１５５】
下記の表１に、高濃度酸素式ガス化溶融炉のエネルギー効率試算例を示す。
【０１５６】
【表１】

【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明の排ガス処理設備には、次のような優れた効果がある。
【０１５８】
１）本発明は基本的に排ガス処理系を２段階のシステムにし、系統的には、主としてＡ．再燃焼器（部分燃焼器）・前段ボイラー又は空気予熱器・ガス清浄器、Ｂ．再燃焼器・後段ボイラ（又はボイラ）とし、最初の再燃焼器ではガスを部分燃焼させるので、温度コントロールのみで運転でき、設備と運転が非常にシンプルになると同時に、従来と違って再燃焼した排ガスを冷却しなくて済むから熱回収効率も向上する。しかも、本発明によると、後段のボイラに導入されるガス中には、もはや塩素系ガスも飛灰もダイオキシンも含まれていない清浄な燃料ガスであるために、後段のボイラはごみ焼却用ボイラではなく、産業用の廃熱ボイラと共通の技術を適用できるから、発電効率が飛躍的に向上する。さらに、本発明によれば従来法に比して排ガス流量が極めて少なくなる結果、運転費と設備費を大幅に低減することができる。
【０１５９】
２）本発明では被焼却物のガス化生成ガスの燃焼と廃熱回収が２段に分けて行われる。先ず、前段にて部分燃焼、廃熱回収および除塵・ガス清浄化が還元雰囲気で行われる（ガスが完全燃焼しない）ことにより下記効果を生じる。
【０１６０】
1) 廃棄物の焼却の場合にごみ質が良い（ごみの保有発熱量が大きい）場合にも多量の水を噴霧しないため、廃棄物の保有熱を高効率に廃熱として回収できる。また、水を噴霧する代りに従来は排ガスを循環させて燃焼後のガス温度を下げる必要があるが、本発明ではその必要もないために排ガス循環装置（送風機やダクトシステム等）が不要であり、構造が簡単になって設備費が安くなる。さらに排ガスを循環させたり、水を噴霧させたりしないためにボイラ〜排ガス除塵器を通過するガス流量が従来法に比べてはるかに少なくなるので、関連設備費が安くなる。
【０１６１】
2) 排ガスの再燃焼時の変動が少ないので、設備に最小限の余裕をもたせれば充分であり、効率が良い。
【０１６２】
3) 排ガスの最初の再燃焼が部分燃焼で、還元性雰囲気で行われるためにダイオキシンやＮＯｘが発生しにくい。
【０１６３】
4) 他に制約を受けることなく、排ガスの部分燃焼温度を適正に制御できるために運転が容易である。すなわち、完全燃焼させる必要がないために、廃棄物のごみ質が変動しても、部分燃焼度合いを変えることによって適切に燃焼温度制御が可能である。その結果、排ガス温度が高過ぎてクリンカーが付着するとか、低過ぎてダイオキシンが十分に分解されない等の不都合を生じない。
【０１６４】
5) 処理する過程でのガスが還元性であるためにダイオキシンの発生やＮＯｘの発生が抑えられる。
【０１６５】
6) 第１段（前段）システムにおける排ガスが還元性であるために、前段ボイラ又は空気予熱器等の設備が耐用性に優れる。
【０１６６】
7) 再燃焼ガス温度を低く保てるので（完全燃焼させる必要がないため）、前段ボイラや耐火物等の設備が耐用性に優れる。
【０１６７】
２）排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、余剰水を給塵前の被焼却物に加水することにより、給塵器で脱水した汚水とともに余剰水を最小限に使用するので、下記効果をもたらす。
【０１６８】
1) 排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、再燃焼後白煙を生じにくくできる。
【０１６９】
2) 酸性ガスの除去率が向上する。また、アルカリ成分を添加すれば飛躍的に向上する。
【０１７０】
3) 余剰水を給塵前のごみに加水すれば、給塵器での詰まりや摩耗の低減に寄与し、給塵動力を低減する。さらに、乾燥しすぎたごみの水分を調節してガス化溶融操作を安定化させられる。
【０１７１】
4) 除塵、脱塩ガスの水分が減少し、熱量が向上するので、熱効率が向上する。
【０１７２】
5) 排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水した余剰水は、排ガスの散水冷却による温度調整に使用できる。このようにしてごみの水分の循環を行えば、ごみ質の変動に対応して処理できる。余剰水をガス冷や温調に使用することも適宜行える。
【０１７３】
３）部分燃焼温度が７００℃以下ではタール分など付着や閉塞の問題が、また１２００℃以上では飛灰の溶融付着や高温腐食の問題が生じるが、そのような問題がない。また、１２００℃以上になると、ＮＯｘが急激に発生するおそれがある。
【０１７４】
４）再燃焼温度を８００℃以上に制御するだけで、高圧高温の蒸気を発生できるので、高効率発電が可能になる。
【０１７５】
５）ガス化炉の圧力が大気圧以上にするので、第１段（前段）の排ガス処理において万一空気が侵入して爆発する危険性がない。
【０１７６】
６）後段ボイラ等では、導入されるガスが清浄（塩酸ガスや飛灰やダイオキシンやＮＯｘは既に除去処理済み）であることから、下記効果をもたらす。
【０１７７】
1) 先ず総括的に言えば、導入されるガスが清浄であるので、該ボイラは通常のボイラとして設計・製作・運転できるから、設備費、運転費、保守費等々の点で従来のごみ処理用ボイラに比較すると遙かに優れている。
【０１７８】
2) ガス中に塩酸ガス等の有害ガスやダストが殆ど含まれていないためにボイラ等のチューブの耐用性が飛躍的に向上する。
【０１７９】
3) 同上の理由で過熱蒸気を従来の一般的温度である約４００℃より高い温度、例えば５００℃や６００℃に上げることが可能となり、その結果、その蒸気を導入する蒸気タービン式発電装置で得られる発電量が飛躍的に向上する。
【０１８０】
4) 従来のボイラでは対流伝熱チューブ（水平設置）の上部にダスト（ガス中に含まれる）が付着するため、そのダストが断熱効果をもたらす結果、チューブの伝熱性が低下する問題があったが、該ボイラではガス中にダストを殆ど含んでいないために従来のような不都合がない。したがって、ボイラを小さくできる結果、従来に比して設備費が安くなる。また、チューブの耐久性が増す。
【０１８１】
5) ガスが清浄であるためにボイラの後段および下流にエコノマイザや空気予熱器を設置する場合、チューブの腐食に考慮せずに最適の温度を選択できる結果、設備費を安くできる。
【０１８２】
6) 従来法では白煙防止のためにわざわざ空気を加熱して排ガスに混入した後、大気中へ放出しており、そのための送風機や熱交換器やダクトを必要としたが、本発明ではその必要は無く、設備費が安くなる。即ち、後段ボイラ関連設備の出口から出る排ガスをやや高温のまま放散する（この場合は従来法で必要とした設備が不要）か、またはやや高温のガス中に空気を混入した後に放散する（この場合は熱交換器が不要）。
【０１８３】
７）前段でのガス処理（廃熱回収〜除塵・ガス清浄化）が乾式で行われる結果、下記効果をもたらす。
【０１８４】
1) 湿式で行う場合は膨大な水処理設備を必要とするが、本発明では水処理設備を必要としない。したがって、設備費が安くなるとともに、必要な敷地面積が少なくて済む、運転が容易である、運転費が安い等の効果をもたらす。
【０１８５】
2) 湿式の場合はガス中に含まれる多量の水分が凝縮して排出される結果、必ず所外へ余剰水を放流する必要がある。この余剰水にはいろいろな有害成分を含むためもしそのまま所外へ放流すれば環境を悪化させることになる。また、余剰水中の有害成分を完全に除去するには高価な処理設備と運転費と敷地を必要とする。これに対して、本発明ではガス処理が乾式であるために上述したような不都合はない。
【０１８６】
3) 湿式法では高温（例えば、１２００℃）のガスに水を噴霧して一気に冷却するために高温ガスが保有する顕熱は総て捨てられる。これに対して本発明ではボイラにて廃熱回収されるので経済性が高い。
【０１８７】
4) 湿式法の場合は排出される固形物が湿っているので扱い難いが、乾式では乾燥状態で排出されるので扱い易い（設備に付着したり、ホッパから排出し難いことはない）。
【０１８８】
5) 設備が腐食し易い湿式法に比して、乾式法は腐食し難いので経済性に優れている。
【０１８９】
８）前記前段ボイラにて発生した蒸気を後段ボイラの過熱器に送って高温に過熱することが出来るよう配管を敷設することから、過熱蒸気を従来の一般的温度である約４００℃より高い温度、例えば５００℃や６００℃に上げることが可能となり、その結果、その蒸気を導入する蒸気タービン式発電装置で得られる発電量が飛躍的に向上する。
【０１９０】
９）前段ボイラ又は空気予熱器を出た部分燃焼ガス中のチャーを集塵し、前記ガス化炉に戻すことにより、下記効果をもたらす。
【０１９１】
1) 先ず総括的に言えば、チャーが燃料として利用される。
また、低融点金属Ｎ２，Ｋ，Ｍｇ，ＺｎＰｂ，Ｃｄなど溶融炉下部では酸化雰囲気のため酸化され融点の高い金属酸化物になる。
【０１９２】
2) 金属酸化物はスラグに取りこまれて溶融スラグとして排出される。
【０１９３】
3) チャーの中には塩化物、硫化物が含まれるが、これらはシャフト炉での高温還元のため還元され、塩酸ガスやＳＯｘとして分離される。
【０１８８】
１０）前段での回収チャーの（除塵）が溶融炉下部へ戻される結果、下記効果をもたらす。
【０１８９】
1) 溶融炉炉底では溶融スラグが溜まっており、高温酸素吹き付けられている。したがって、スラグの表面は酸化雰囲気ではあるが、スラグの中は吹き込まれたチャーの炭素のために還元雰囲気である。
【０１９０】
2) スラグの中に吹きこまれたチャーの金属塩類はいったんスラグに溶けこみ還元されて金属化や酸化物として塩を分離しようとする。金属化されたものはスラグの底に沈んで停留するが、スラグの表面が酸化雰囲気で、大量に鉄分が投入されない限り溢れ出さない。
【０１９１】
3) 回収チャーをごみに混ぜて循環してもよい。しかし熱分解の過程で蒸気圧の低い重金属塩類は気化して再びチャーとともに回収される可能性が高い。
【０１９２】
4) ガス化炉の炉底下部に吹込まれるチャーは燃焼発熱するので、助燃料が節約できる。
【０１９３】
5) 重金属類をスラグ化できるので減容化率が向上する。
【０２００】
１２）ボイラにおいて、高温高圧の過熱蒸気を発生して蒸気タービンを駆動し、発電できるから、ごみの処理費用を軽減できる。また、前記ボイラは高効率であり、かつ従来法より安いので、維持費や設備費やの軽減効果があり、発電により生じた余剰の電力を売れば、さらに維持費を軽減できる。
【０２０１】
１３）前記発電にて本排ガス処理設備の消費電力を自給できるので、僻地や離島などにおける発電設備の充分でない地域でのごみ焼却処理を可能にする。
【０２０２】
１４）空気予熱器の予熱用空気は、前記ボイラの節炭器から送られる空気を予熱できるよう配管を敷設することにより、下記の効果をもたらす。
【０２０３】
1) 節炭器で予め空気予熱することで低温の排ガスとの接触するチューブや管板の温度を１５０℃以上にすることが可能となり、その結果、酸露点以下となって腐食することがなくなり、また高価な耐腐食材料を使用しなくてすむ。
【０２０４】
2) 後段ボイラは固形分、酸性ガスを取り除いており、排ガスが十分低い温度まで下がっても熱回収でき、回収熱効率がそれだけ向上する。
【０２０５】
１５）空気予熱器を空冷管壁方式にすることにより、排ガスと接触する管壁（チューブ）内を通過する空気で冷却され、温度上昇が抑えられるので、上記のような従来のボイラチューブにおける不都合が解消される。
【０２０６】
１６）空気予熱器の予熱空気を集塵器の暖気に使用するよう配管を敷設することにより、集塵機が酸露点以下にはならないので、腐食せず、また集塵機を高級な耐食材料で製造しなくてもすむために、コストアップが避けられ、さらに運転中の装置から加熱空気を供給して暖気すれば、維持費を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る廃棄物ガス化溶融炉およびこれに付属させた排ガス処理設備の参考例を示す概略図である。
【図２】 図１の全体設備による廃棄物処理および排ガス処理を示す工程図である。
【図３】 本発明に係るガス化炉の異なる参考例の全体設備による廃棄物処理および排ガス処理を示す工程図である。
【図４】 本発明に係る排ガス処理設備の異なる参考例の全体設備による廃棄物処理および排ガス処理を示す工程図である。
【図５】 本発明に係る排ガス処理設備の実施例を示す概略図である。
【図６】 本発明に係る排ガス処理設備の他の実施例を示す概略図である。
【図７】 廃棄物ガス化溶融炉に付属させる排ガス処理設備の従来例を示す概略図である。
【図８】 従来法と本発明法との簡単な比較用の工程略図である。
【符号の説明】
１・１’ ガス化溶融炉（ガス化溶融装置）
３ ごみピット
５ 給塵機
１０・１０’・１０−２・１０−３ 排ガス処理設備
１１ 第１段（前段）システム
１２ 再燃焼器（部分燃焼器）
１２’部分燃焼部
１３ 前段ボイラ
１４・２４ エコノマイザ（余熱回収器）
１５ 減温器
１６ 集塵器（バグフィルター）
１６’脱塵・脱塩装置（ガス清浄化装置）
２１ 第２段（後段）システム
２２ 再燃焼器（完全燃焼用）
２３ 後段ボイラ
２３’ボイラ
２５ 誘引送風機（ＩＤＦ）
２６ 煙突
２７ 過熱器（スーパーヒーター）
３０ 蒸気タービン式発電装置
５３ 空気予熱器
５３ａ空冷管壁
５６ 集塵用バグフィルター（集塵機）
５７ 脱塩用バグフィルター（脱塩機）
５８ 減温槽
５９ 散水機構

Claims (17)

1. 廃棄物または石炭ないしそれらの混合物の被焼却物を酸素等を吹き込んで燃焼するガス化炉から排出される排ガスの、廃熱回収を含めた処理設備において、
   前記排ガスに、空気または酸素あるいはその混合ガスを加えて高温で部分燃焼させるための部分燃焼器、あるいは前記ガス化炉内の頂部で前記排ガスに空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で部分燃焼させるための部分燃焼部と、
   該部分燃焼器又は部分燃焼部からの出口ガスを導入し該ガスの保有する廃熱を回収するための前段ボイラと、
   該前段ボイラからの出口ガスを乾式にて除塵するとともに、ガスに含有されている塩酸や硫化物等の酸性成分を除去するためのガス清浄化装置と、
   清浄化したガスに空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で再燃焼して完全燃焼させる再燃焼器と、
   該再燃焼器からの出口ガスを導入し該ガスの保有する廃熱を回収するための後段ボイラとを備え、
   前記排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、余剰水を給塵前の被焼却物に加水するように構成したこと
   を特徴とするガス化炉の排ガス処理設備。
2. 廃棄物または石炭ないしそれらの混合物の被焼却物を酸素等を吹き込んで燃焼するガス化炉から排出される排ガスの、廃熱回収を含めた処理設備において、
   前記排ガスに、空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で部分燃焼させるための部分燃焼器、あるいは前記ガス化炉内の頂部で前記排ガスに空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で部分燃焼させるための部分燃焼部と、
   該部分燃焼器又は部分燃焼部からの出口ガスを導入し該ガスの保有する廃熱を回収するための空気予熱器と、
   該空気予熱器からの出口ガスを乾式にて除塵するとともに、ガスに含有されている塩酸や硫化物等の酸性成分を除去するためのガス清浄化装置と、
   該清浄化したガスに空気または酸素あるいはこれらの混合ガスを加えて高温で再燃焼して完全燃焼させる再燃焼器と、
   該再燃焼器からの出口ガスを導入し該ガスの保有する廃熱を回収するためのボイラとを備え、
   前記排ガスの脱塵脱塩後のガスを散水冷却して脱水し、余剰水を給塵前の被焼却物に加水するように構成したこと
   を特徴とするガス化炉の排ガス処理設備。
3. 前記ガス化炉が、シャフト炉であって被焼却物の灰分が溶融されるガス化溶融炉であることを特徴とする請求項１又は２記載のガス化炉の排ガス処理設備。
4. 前記ガス清浄化装置が集塵機と脱塩機とからなり、脱塩機の下流側に排ガスへの散水機構を備えた減温槽を設置し、前記散水機構から排ガスに散水し冷却することにより脱水しかつ脱塩するようにし、前記散水機構の下方に余剰水の回収部を設け、ポンプおよび冷却装置を介して配管により、前記ガス化溶融炉およびその上流側に設けた給塵器へ給水するとともに、前記配管を分岐して前記散水機構へも一部給水するようにしたことを特徴とする請求項３記載のガス化炉の排ガス処理設備。
5. 前記ガス化炉が、バブリング式流動層またはチャーを循環する循環流動層炉であることを特徴とする請求項１又は２記載のガス化炉の排ガス処理設備。
6. 前記前段ボイラから排出される部分燃焼ガス中の酸性ガスを中和回収するとともに、飛灰を集塵するための集塵機を備えたことを特徴とする請求項１、３又は５記載のガス化炉の排ガス処理設備。
7. 前記後段ボイラに過熱器を接続するとともに、該過熱器に前記前段ボイラにて発生した蒸気を供給して過熱できるよう配管にて前段ボイラの蒸気発生部を接続することを特徴とする請求項１、３、５又は６記載のガス化炉の排ガス処理設備。
8. 前記後段ボイラの後流側に、尿素水等のＮＯｘ分解用薬品の噴霧装置を設けたことを特徴とする請求項１、３，５、６又は７記載のガス化炉の排ガス処理設備。
9. 前記ガス化炉が外熱式あるいはロータリキルン等の間接加熱式であって、被焼却物を高温空気により蒸し焼きすることを特徴とする請求項１又は２記載のガス化炉の排ガス処理設備。
10. 前記前段ボイラ又は前記空気予熱器を出た部分燃焼ガス中のチャーを集塵し、前記ガス化炉に戻すことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のガス化炉の排ガス処理設備。
11. 前記回収チャーの戻し位置が請求項３記載のガス化炉内の溶融部分であることを特徴とする請求項１０に記載のガス化炉の排ガス処理設備。
12. 前記後段ボイラ又は前記ボイラにおいて、高温高圧の過熱蒸気を発生して蒸気タービンを駆動し、発電することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のガス化炉の排ガス処理設備。
13. 前記過熱蒸気が４００℃、４０ｋｇ／ｃｍ²以上であることを特徴とする請求項１２記載のガス化炉の排ガス処理設備。
14. 前記発電にて本排ガス処理設備の消費電力を自給することを特徴とする請求項１２又は１３記載のガス化炉の排ガス処理設備。
15. 前記空気予熱器の予熱用空気は、前記ボイラの節炭器から送られる空気を予熱できるよう配管を敷設することを特徴とする請求項２記載のガス化炉の排ガス処理設備。
16. 前記空気予熱器が空冷管壁方式であることを特徴とする請求項２又は１５記載のガス化炉の排ガス処理設備。
17. 前記空気予熱器の予熱空気を集塵器の暖気に使用するよう配管を敷設することを特徴とする請求項２、１５又は１６記載のガス化炉の排ガス処理設備。

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