JP4014848B2 - Waste treatment system - Google Patents

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を処理する廃棄物処理システムに係り、特に有機物を含む各種の廃棄物から有害物質の発生を抑制しつつ極めて効率良くクリーンガスを得ることができ、有効なエネルギーを回収し、ガスリサイクル等の確立を図ることができる廃棄物処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、有機物を含む一般廃棄物まはた産業廃棄物等の処理システムとして、乾留による熱分解を利用するもの(例えば特公平8−24904号公報、特開平9−79548号公報等)がある。この処理システムにおいて、金属を含む有機性廃棄物を分離する際、発生したガスからエネルギーを回収している。
【0003】
たとえばこれらの処理システムでは、廃棄物をシュレッダで粉砕した後に熱分解炉で高熱の下で熱分解処理して熱分解ガスと固形物とに分離する。次に固形物に含有される金属を分離したのち、固形物と熱分解ガスを、酸化剤あるいは必要に応じてコークス等を添加して、高温の加熱ガスに変換している。
【0004】
このような処理システムから排出される二次物質は、同工程内のエネルギ源として利用される物質と、処理システムから排出される物質とに二分される。この処理システムでは、リサイクルできる物質を最小のエネルギで製造および処理することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公知技術や他の従来処理システムでは、有害ガスの発生抑制が必ずしも十分ではなく、またクリーンガスの回収効率あるいはリサイクル性が低い。さらには処理能力や装置耐久性が低い等の問題があり、有機物を含む廃棄物の処理に対しては未だ定着し得る技術とはなっていないのが実情である。
【0006】
即ち、熱分解炉で発生した有機性の熱分解ガスに含まれる高分子炭化水素を分解して低分子の炭化水素とするためには、1000℃前後の高温環境でガス改質する必要があるが、この高温度を得るために、ガス改質器において熱分解ガスのかなりの部分を燃焼させてしまうため、回収効率の点で改良の余地がある。また、固形物をガス化する工程でも、それに含まれる金属酸化物を溶融無害化するために、1400℃前後の高温度が必要となり、この高温度を得るため、固形物中の可燃成分の大部分を燃焼してしまっている。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、廃棄物中に含まれる有機物のガス化を向上させることができ、さらに可燃性ガスの回収率を一層向上させることができる廃棄物処理システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理物となる廃棄物を熱分解する熱分解炉と、この熱分解によって生成した熱分解ガスを可燃性ガスに改質するガス改質器と、ガス改質器から供給される可燃性ガスを冷却する第1熱交換器と、熱分解炉から排出される固体残さをガス化溶融することにより可燃性ガスと溶融スラグを生成するガス化溶融炉と、ガス化溶融炉から供給される可燃性ガスを冷却する第2熱交換器と、ガス改質器およびガス化溶融炉で各々生成する可燃性ガス中の有害成分を除去するガス浄化装置とを備え、ガス改質器またはガス化溶融炉に、酸化剤注入機構を設け、ガス浄化装置で有害成分が除去された可燃性ガスを、廃棄物処理システム内の第1熱交換機および第2熱交換機より上流側へ流量を制御しつつ戻しラインを介して戻し、可燃性ガスを冷却する第1熱交換器入口の可燃性ガスの温度は、ガス改質器の制御温度+300℃より小さく、可燃性ガスを冷却する第2熱交換器入口の可燃性ガスの温度は、ガス化溶融炉の制御温度+300℃より小さいことを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0009】
本発明は、ガス改質器は反応空間を形成する耐火壁を有し、耐火壁外面温度と雰囲気温度との差は50℃以下となることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0010】
本発明は、ガス改質器の耐火壁外面に、内部空間を有する2重壁が設けられていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0011】
本発明は、ガス改質器の2重壁の内部空間に空気が満たされていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0012】
本発明は、ガス改質器の2重壁の内部空間に断熱材が満たされていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0013】
本発明は、ガス改質器の2重壁の内部空間を真空とすることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0014】
本発明は、ガス改質器の酸化剤注入機構は大気中の平均酸素濃度を上回る濃度の酸化剤をガス改質器に注入することを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0015】
本発明は、ガス改質器の酸化剤注入機構は乾燥させた空気を酸化剤として注入することを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0016】
本発明は、ガス改質器の酸化剤注入機構は酸素を富化した空気を酸化剤として注入することを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0017】
本発明は、 ガス改質器の酸化剤注入機構は酸素を酸化剤として注入することを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0019】
本発明は、ガス化溶融炉は反応空間を形成する耐火壁を有し、耐火壁外面温度と雰囲気温度との差は50℃以下となることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0020】
本発明は、ガス化溶融炉の耐火壁外面に、内部空間を有する2重壁が設けられていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0021】
本発明は、ガス化溶融炉の2重壁の内部空間に空気が満たされていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0022】
本発明は、ガス化溶融炉の2重壁の内部空間に断熱材が満たされていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0023】
本発明は、ガス改質器の2重壁の内部空間を真空とすることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0024】
本発明は、ガス化溶融炉の酸化剤注入機構は、大気中の平均酸素濃度を上回る濃度の酸化剤をガス化溶融炉に注入することを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0025】
本発明は、ガス化溶融炉の酸化剤注入機構は、乾燥させた空気を酸化剤として注入することを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0026】
本発明は、ガス化溶融炉の酸化剤注入機構は、酸素を富化した空気を酸化剤として注入することを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0027】
本発明は、ガス化溶融炉の酸化剤注入機構は、酸素を酸化剤として注入することを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0029】
本発明は、被処理物となる廃棄物を熱分解する熱分解炉と、この熱分解によって生成した熱分解ガスを可燃性ガスに改質するガス改質器と、ガス改質器から供給される可燃性ガスを冷却する第1熱交換器と、熱分解炉から排出される固体残さをガス化溶融することにより可燃性ガスと溶融スラグを生成するガス化溶融炉と、ガス化溶融炉から供給される可燃性ガスを冷却する第2熱交換器と、ガス改質器およびガス化溶融炉で各々生成する可燃性ガス中の有害成分を除去するガス浄化装置とを備え、ガス浄化装置で有害成分が除去された可燃性ガスを、廃棄物処理システム内の第1熱交換機および第2熱交換機より上流側流量を制御しつつ戻しラインを介して戻し、可燃性ガスを冷却する第1熱交換器入口の可燃性ガスの温度は、ガス改質器の制御温度+300℃より小さく、可燃性ガスを冷却する第2熱交換器入口の可燃性ガスの温度は、ガス化溶融炉の制御温度+300℃より小さいことを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0030】
本発明は、ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインは熱分解炉の入口に接続されていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0031】
本発明は、ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインはガス改質器の入口に接続されていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0032】
本発明は、ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインはガス化溶融炉の入口に接続されていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0033】
本発明は、ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインは第1熱交換器の入口に接続されていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0034】
本発明は、ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインは、熱分解炉の入口、ガス改質器の入口、ガス化溶融炉の入口、第1熱交換器の入口のうち、2つ以上に接続されていることを特徴とする廃棄物処理システムである。
【0035】
【発明の実施の形態】
第1の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1乃至図21は、本発明による廃棄物処理システムの第1の実施の形態を示す図である。
【0036】
図1に示すように、廃棄物処理システム1は、被処理物となる廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解炉2と、熱分解炉2から生成した熱分解ガスを可燃性ガスに改質するガス改質器3と、ガス改質器3で生成する可燃性ガスを冷却する第1熱交換器4と、第1熱交換器4を通った可燃性ガスからダスト分を除去するバグフィルタ5とを備えている。
【0037】
また熱分解炉2から排出される固体残さは、ガス化溶融炉7に送られてガス化溶融処理され、可燃性ガスと溶融スラグとを生成する。ガス化溶融炉7から生成する可燃性ガスは第2熱交換器8で冷却され、バグフィルタ5を通った可燃性ガスと合流する。その後、合流後の可燃性ガスはスクラバ(ガス浄化装置)6において、可燃性ガス中の有害成分が除去された後、クリーンガスとなって外方へ排出される。
【0038】
他方、スクラバ6から生成する汚水は、水処理装置9において処理される。
【0039】
またガス改質器3およびガス化溶融炉7には、酸化剤を注入するための酸化剤注入機構3a,7aが各々取付けられている。
【0040】
ところで図2に示すように、ガス改質器3は内部に反応空間10aを形成する耐火壁10を有しており、この耐火壁10には熱分解炉2から送られる熱分解ガスと酸化剤注入機構3aから注入される酸化剤が流入する入口11が設けられている。また、耐火壁10の反応空間10a内には、制御用温度計12が設置されている。
【0041】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図1に示すように、一般廃棄物あるいは産業廃棄物が一辺が最大約100mm程度の寸法に破砕され、さらに必要に応じて乾燥した後、熱分解炉2に投入される。熱分解炉2では、空気を遮断した条件で廃棄物を、有機化合物の熱分解温度以上、すなわち400〜650℃の温度で間接加熱する。この間接加熱により、廃棄物に含まれる有機化合物は熱分解し、ガスと固体残さに分解する。
【0042】
熱分解炉2で生成した熱分解ガスは、ガス改質器3に送られる。ガス改質器3では、導入した熱分解ガスを、酸化剤注入機構3aから注入された酸化剤により反応させ、この際の反応熱を効率良く利用することにより900〜1200℃の高温度を得て、熱分解ガス中の高分子量炭化水素から低分子量炭化水素への改質を完全に行うことができる。この際、ガス改質器3内において、有害なダイオキシン類もこの高温加熱によって、完全に分解し無害化することができる。次に、改質された可燃性ガスは第1熱交換器4に導入され、直接冷却ないしは間接冷却により導入ガスを230〜160℃にまで数秒以内で急冷する。その後、第1熱交換器4からの可燃性ガスは、バグフィルタ5で除塵された後、スクラバ6へ導かれて有害成分が除去される。
【0043】
一方、熱分解炉2で生成した固体残さは、ガス化溶融炉7に送られる。ガス化溶融炉7では、導入した固体残さを酸化剤注入機構7aから注入された酸化剤により反応させ、この際の反応熱を効率良く利用することにより1200〜1600℃の高温度を得て、固体残さ中の炭素を一酸化炭素へガス化する。さらに、ガス化溶融炉7内において、反応熱により、固体残さ中の灰を溶融しスラグとして回収する。ガス化溶融炉7内で生成した一酸化炭素を主体とする可燃性ガスは、第2熱交換器8に導入され、この第2熱交換器8内で直接冷却あるいは間接冷却により数秒以内で急冷される。
【0044】
第2熱交換器8内で冷却されたガス化溶融炉7からの可燃性ガスは、ガス改質器3からの可燃性ガスと合流し、スクラバ6へ導入される。スクラバ6では、除塵・水洗浄・アルカリ溶液洗浄・酸性溶液洗浄・固体吸着剤による洗浄のうち1つあるいは2つ以上の組み合わせにより、生成した可燃性ガスをクリーンな燃料ガス(クリーンガス)へ変換する。
【0045】
このように、ガス改質器3とガス化溶融炉7において、熱分解ガスおよび固体残さと、酸化剤との反応熱を効率良く利用することにより、燃料ガスである可燃性ガスの回収量を増加させることができる。この間、図2に示すように、ガス改質器3において、耐火壁10の外面温度は外方の雰囲気温度+50℃以下に保たれている。
【0046】
次に図3乃至図21により本発明の変形例について説明する。図3に示す変形例はガス改質器の構成が異なるのみである。他の構成は図1および図2に示す実施の形態と略同一であり、図1および図2に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0047】
図3に示すように、改質器3の耐火壁10の外面に内部空間15aを有する2重壁15が設けられている。本実施の形態によれば、改質器3の耐火壁10の断熱性を高めることができる。
【0048】
なお図4に示すように、図3において説明した改質器3の2重壁15内の内部空間15aを空気層16で充てんしてもよい。
【0049】
さらに図5に示すように、図3において説明した改質器3の2重壁15内の内部空間15aに断熱材17を充てんしてもよい。
【0050】
また図6に示すように、図3において説明した改質器3の2重壁15内の内部空間15aを真空状態として真空層18を形成してもよい。
【0051】
図7に示す変形例はガス改質器の構成が異なるのみである。他の構成は図1および図2に示す実施の形態と略同一であり、図1および図2に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0052】
図7に示すように、ガス改質器3の酸化剤注入機構3aから酸化剤として、酸素濃度が大気中の平均酸素濃度を上回る酸化剤がガス改質器3内に注入される。
【0053】
なお、図8に示すように、ガス改質器3の酸化剤注入機構3aから酸化剤として、乾燥させた空気をガス改質器3内に注入してもよい。
【0054】
また図9に示すように、ガス改質器3の酸化剤注入機構3aから酸化剤として、酸素を富化させた空気をガス改質器3内に注入してもよい。
【0055】
また図10に示すように、ガス改質器3の酸化剤注入機構3aから酸化剤として、酸素をガス改質器3内に注入してもよい。
【0056】
さらに図11に示すように、第1熱交換器4の入口における可燃性ガス温度は、ガス改質器3内の制御温度+300°より小さいことが好ましい。
【0057】
図12に示す変形例において、ガス化溶融炉7が特定の構成を有している。他の構成は図1および図2に示す実施の形態と略同一であり、図1および図2に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0058】
図12に示すように、ガス化溶融炉7は反応空間20aを形成する耐火壁20を有しており、この耐火壁20には熱分解炉2から送られる固体残さと酸化剤注入機構7aから注入される酸化剤が注入する入口21が設けられている。また耐火壁20の反応空間20a内には、制御用温度計22が設置されている。
【0059】
また耐火壁20の外面は、外方の雰囲気温度+50℃以下に保たれている。
【0060】
図13に示す変形例は、ガス化溶融炉7の耐火壁20の外面に、内部空間25aを有する2重壁25を設けたものであり、他は図12に示す変形例と略同一である。図13において、ガス化溶融炉7の断熱性を高めることができる。
【0061】
なお、図14に示すように、図13において説明したガス化溶融炉7の2重壁25内の内部空間25aを空気層26で充てんしてもよい。
【0062】
さらに、図15に示すように、図13において説明したガス化溶融炉7の2重壁25内の内部空間25aに断熱材17を充てんしてもよい。
【0063】
また図16に示すように、図13において説明したガス化溶融炉7の2重壁25内の内部空間25aを真空状態として真空層28を形成してもよい。
【0064】
図17に示す変形例はガス化溶融炉7の構成が異なるのみである。他の構成は図1および図2に示す実施の形態と略同一であり、図1および図2に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0065】
図17に示すように、ガス化溶融炉7の酸化剤注入機構7aから酸化剤として、酸素濃度が大気中の平均酸素濃度を上回る酸化剤がガス化溶融炉7内に注入される。
【0066】
なお、図18に示すように、ガス化溶融炉7の酸化剤注入機構7aから酸化剤として、乾燥させた空気をガス化溶融炉7内へ注入してもよい。
【0067】
また図19に示すように、ガス化溶融炉7の酸化剤注入機構7aから酸化剤として、酸素を富化させた空気をガス化溶融炉7へ注入してもよい。
【0068】
また図20に示すように、ガス化溶融炉7の酸化剤注入機構7aから酸化剤として、酸素をガス化溶融炉7内へ注入してもよい。
【0069】
さらに図21に示すように、第2熱交換器8の入口における可燃性ガス温度は、ガス化溶融炉7内の制御温度+300℃より小さいことが好ましい。
【0070】
第2の実施の形態
図22乃至図35は本発明による廃棄物処理システムの第2の実施の形態を示す図である。
【0071】
図22に示すように、廃棄物処理システム1は、被処理物となる廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解炉2と、熱分解炉2から生成した熱分解ガスを可燃性ガスに改質するガス改質器3と、ガス改質器3で生成する可燃性ガスを冷却する第1熱交換器4と、第1熱交換器4を送った可燃性ガスからダスト分を除去するバグフィルタ5とを備えている。
【0072】
また熱分解炉2から排出される固体残さは、ガス化溶融炉に送られてガス化溶融処理され、可燃性ガスと溶融スラグとを生成するガス化溶融炉7から生成する可燃性ガスは第2熱交換器8で冷却され、バグフィルタ5を通った可燃性ガスと合流する。その後、合流後の可燃性ガスはスクラバ(ガス浄化装置)6において、可燃性ガス中の有害成分が除去された後、クリーンガスとなって外方へ排出される。
【0073】
他方、スクラバ6から生成する汚水は、水処理装置9において処理される。またスクラバ6からの可燃性ガス(クリーンガス)は、戻しライン30を介して、熱分解炉2の入口、ガス改質器3の入口、第1熱交換器4の入口、およびガス化溶融炉7の入口へ戻される。
【0074】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図22に示すように、一般廃棄物あるいは産業廃棄物が一辺が最大約100mm程度の寸法に破砕され、さらに必要に応じて乾燥した後、熱分解炉2に投入される。熱分解炉2では、空気を遮断した条件で、廃棄物を有機化合物の熱分解温度以上、すなわち400〜650℃の温度で間接加熱する。この間接加熱により、廃棄物に含まれる有機化合物は熱分解し、ガスと固体残さに分解する。
【0075】
熱分解炉2で生成した熱分解ガスは、ガス改質器3に送られる。ガス改質器3では、導入した熱分解ガスは、酸化剤注入機構3aから注入された酸化剤により反応される。この際、反応熱を効率良く利用することにより900〜1200℃の高温度を得て、熱分解ガス中の高分子量炭化水素から低分子量炭化水素への改質を完全に行なうことができる。この際、ガス改質器3内において有害なダイオキシン類も、この高温加熱によって完全に分解し無害化することができる。次に、改質された可燃性ガスは第1熱交換器4に導入され、230〜160℃にまで急冷されて熱が回収される。その後、第1熱交換器4からの可燃性ガスは、バグフィルタ5で除塵された後、スクラバ6へ導かれて有害成分が除去される。
【0076】
一方、熱分解炉2で生成した固体残さは、ガス化溶融炉7に送られる。ガス化溶融炉7では、導入した固体残さを酸化剤注入機構7aから注入された酸化剤により反応させ、この際の反応熱を効率良く利用することにより1200〜1600℃の高温度を得て、固体残さ中の炭素を一酸化炭素へガス化する。さらに、ガス化溶融炉7内において、反応熱により、固体残さ中の灰を溶融しスラグとして回収する。ガス化溶融炉7内で生成した一酸化炭素を主体とする可燃性ガスは、第2熱交換器8に導入されて急冷され、熱が回収される。
【0077】
第2熱交換器8内を冷却されたガス化溶融炉7からの可燃性ガスは、ガス改質器3からの可燃性ガスと合流し、スクラバ6へ導入される。スクラバ6では、除塵・水洗浄・アルカリ溶液洗浄・酸性溶液洗浄・固体吸着剤による洗浄のうち1つあるいは2つ以上の組み合わせにより、生成した可燃性ガスをクリーンな燃料ガス(クリーンガス)へ変換する。
【0078】
本実施形態では、このように、ガス改質器3とガス化溶融炉7において、ごみ由来の有機化合物ないし炭素を、高温度場を用いて有用な燃料ガスへ変換することができる。またこのガス変換に用いた高温度場の熱エネルギーを有効利用するため、ガス改質器3およびガス化溶融炉7の後段に第1および第2熱交換器4,8を設置している。
【0079】
この第1および第2熱交換器4,8の性能を高い値で維持しシステムの運転の安定性を確保するためには、流入する流体の温度と流量を常時最適値に制御することが有効である。そこで、この最適値制御のために、スクラバ6からのクリーンガスを戻しライン30を介して第1および第2熱交換器4,8より上流側、すなわち熱分解炉2の入口、ガス改質器3の入口、第1熱交換器4の入口およびガス化溶融炉7の入口へ流量を制御しつつ戻す。これにより、第1および第2熱交換器4,8入口の流体の温度と流量を常に最適値に制御することができる。
【0080】
この場合、スクラバ6からのクリーンガスを全量、戻しライン30を介して戻してもよく、スクラバ6から一部のクリーンガスを戻しライン30を介して戻してもよい。
【0081】
次に図23乃至図35により本発明の変形例について説明する。まず図23に示す変形例は、ガス改質器3およびガス化溶融炉7に、外部エネルギ供給部3bおよび外部エネルギ供給部7bから外部エネルギを供給したものである。図23において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0082】
図23において、ガス改質器3およびガス化溶融炉7に外部エネルギ供給部3b,7bから外部エネルギを供給するので、戻しライン30からのクリーンガスとともにガス改質器3およびガス化溶融炉7を適切に加熱することができる。
【0083】
また図24に示すように、熱分解炉2、ガス改質器3、およびガス化溶融炉7に、外部エネルギ供給部2b,3b,7bから外部エネルギを供給してもよい。なお図24において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0084】
さらに図25に示すように、熱分解炉2、ガス改質器3、およびガス化溶融炉7に、外部エネルギ供給部2b,3b,7bから電気エネルギを各々供給してもよい。なお、図25において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0085】
図26に示す変形例は戻しライン30の構成が異なるが、図26において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0086】
図26に示すように、スクラバ6から出るクリーンガスは戻しライン30を介して熱分解炉2の入口に戻されるようになっている。また熱分解炉2には、外部エネルギ供給部2bから外部エネルギが供給されるようになっている。
【0087】
また、図27に示すように、スクラバ6から出るクリーンガスを戻しライン30を介して改質器3の入口に戻してもよい。図27において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0088】
図27に示すように、改質器3にはクリーンガスが供給されるとともに、外部エネルギ供給部3bから外部エネルギが供給される。
【0089】
図28に示す変形例は戻しライン30の構成が異なるが、図28において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0090】
図28に示すように、スクラバ6から出るクリーンガスは戻しライン30を介してガス化溶融炉7の入口に戻されるようになっている。
【0091】
またガス化溶融炉7には、外部エネルギ供給部7bから外部燃料が供給される。ガス化溶融炉7はクリーンガスと外部燃料とによって適切に加熱される。
【0092】
図29に示す変形例は戻しライン30の構成が異なるが、図29において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0093】
図29に示すように、スクラバ6から出るクリーンガスは戻しライン30を介して第1熱交換器4の入口に戻される。
【0094】
図30に示す変形例は、ガス改質器3に外部エネルギ供給部3bを設けるとともに、この外部エネルギ供給部3bからガス改質器3内に外部エネルギを供給したものである。図30において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0095】
図31に示す変形例は戻しライン30の構成が異なるが、図31において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0096】
図31に示すように、スクラバ6から出るクリーンガスは戻しライン30を介して熱分解炉2の入口に戻されるようになっている。
【0097】
また熱分解炉2には、外部エネルギ供給部2bから電気エネルギが供給され、熱分解炉2をクリーンガスと電気エネルギとによって適切に加熱することができる。
【0098】
図32に示す変形例は戻しライン30の構成が異なるが、図31において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0099】
図31に示すように、スクラバ6から出るクリーンガスは戻しライン30を介してガス改質器3の入口に戻されるようになっている。
【0100】
また、ガス改質器3には、外部エネルギ供給部3bから電気エネルギが供給され、ガス改質器3をクリーンガスと電気エネルギとによって適切に加熱することができる。
【0101】
図33に示す変形例は、戻しライン30の構成が異なるが、図33において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0102】
図33に示すように、スクラバ6から出るクリーンガスは戻しライン30を介してガス化溶融炉7の入口に戻される。
【0103】
また、ガス化溶融炉7には、外部エネルギ供給部7bから電気エネルギが供給され、ガス化溶融炉7をクリーンガスと電気エネルギとによって適切に加熱することができる。
【0104】
図34に示す変形例は、戻しライン30の構成が異なるが、図34において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0105】
図34に示すように、スクラバ6から出るクリーンガスは戻しライン30を介して第1熱交換器4の入口に戻される。
【0106】
図35に示す変形例は、ガス改質器3およびガス化溶融炉7に、各々外部エネルギ供給部3b,7bを設けたものである。図35において、他の構成は図22に示す実施の形態と略同一であり、図22に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0107】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、廃棄物中の有機物のガス化を向上させることができる。また生成された可燃性ガスの回収率を安定させ、かつ向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による廃棄物処理システムの第1の実施の形態を示す全体構成図。
【図2】図1に示すガス改質器の詳細図。
【図3】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図4】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図5】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図6】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図7】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図8】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図9】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図10】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図11】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図12】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図13】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図14】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図15】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図16】本発明の変形例を示す改質器の詳細図。
【図17】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図18】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図19】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図20】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図21】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図22】本発明による廃棄物処理システムの第2の実施の形態を示す全体構成図。
【図23】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図24】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図25】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図26】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図27】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図28】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図29】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図30】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図31】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図32】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図33】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図34】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【図35】本発明の変形例を示す廃棄物処理システムの全体構成図。
【符号の説明】
1 廃棄物処理システム
2 熱分解炉
2b 外部エネルギ供給部
3 ガス改質器
3a 酸化剤注入機構
3b 外部エネルギ供給部
4 第1熱交換器
5 バグフィルタ
6 スクラバ
7 ガス化溶融炉
7a 酸化剤注入機構
7b 外部エネルギ供給部
8 第2熱交換器
9 水処理装置
10 耐火壁
10a 反応空間
15 2重壁
20 耐火壁
20a 反応空間
25 2重壁
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a waste treatment system for treating waste, and in particular, it is possible to obtain clean gas extremely efficiently while suppressing the generation of harmful substances from various wastes including organic matter, and recovering effective energy. Further, the present invention relates to a waste treatment system capable of establishing gas recycling and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there are systems that utilize pyrolysis by dry distillation (for example, Japanese Patent Publication No. 8-24904, Japanese Patent Laid-Open No. 9-79548, etc.) as a processing system for general waste including organic matter or industrial waste. In this processing system, when separating organic waste containing metal, energy is recovered from the generated gas.
[0003]
For example, in these treatment systems, waste is pulverized with a shredder and then pyrolyzed under high heat in a pyrolysis furnace to separate it into pyrolysis gas and solid matter. Next, after separating the metal contained in the solid material, the solid material and the pyrolysis gas are converted into a high-temperature heating gas by adding an oxidizing agent or coke if necessary.
[0004]
The secondary material discharged from such a processing system is divided into a material used as an energy source in the same process and a material discharged from the processing system. With this processing system, recyclable materials can be manufactured and processed with minimal energy.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described known technology and other conventional processing systems do not always sufficiently suppress the generation of harmful gases, and the clean gas recovery efficiency or recyclability is low. Furthermore, there are problems such as low processing capacity and low device durability, and the actual situation is that the technology has not yet become established for the treatment of waste containing organic matter.
[0006]
That is, in order to decompose the high molecular hydrocarbons contained in the organic pyrolysis gas generated in the pyrolysis furnace into low molecular hydrocarbons, it is necessary to perform gas reforming in a high temperature environment around 1000 ° C. However, in order to obtain this high temperature, a significant portion of the pyrolysis gas is burned in the gas reformer, so there is room for improvement in terms of recovery efficiency. Further, even in the step of gasifying a solid material, a high temperature of about 1400 ° C. is required to melt and detoxify the metal oxide contained therein, and in order to obtain this high temperature, a large amount of combustible components in the solid material are required. The part has been burned.
[0007]
This invention is made | formed in view of such a situation, The waste which can improve the gasification of the organic substance contained in waste, and can further improve the collection rate of combustible gas further An object is to provide a processing system.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is supplied from a pyrolysis furnace for pyrolyzing waste to be treated, a gas reformer for reforming pyrolysis gas generated by the pyrolysis into combustible gas, and the gas reformer. A first heat exchanger that cools the combustible gas, a gasification melting furnace that generates combustible gas and molten slag by gasifying and melting the solid residue discharged from the pyrolysis furnace, and a gasification melting furnace A second heat exchanger for cooling the supplied combustible gas, and a gas purification device for removing harmful components in the combustible gas generated in the gas reformer and the gasification melting furnace, respectively,Provided with an oxidant injection mechanism in the gas reformer or gasification melting furnace,The combustible gas from which harmful components have been removed by the gas purification device is returned through the return line while controlling the flow rate upstream from the first heat exchanger and the second heat exchanger in the waste treatment system,The temperature of the combustible gas at the inlet of the first heat exchanger for cooling the combustible gas is lower than the control temperature of the gas reformer + 300 ° C. The temperature of the combustible gas at the inlet of the second heat exchanger for cooling the combustible gas Is a waste treatment system characterized by being lower than the control temperature of the gasification melting furnace + 300 ° C.
[0009]
The present invention is the waste treatment system, wherein the gas reformer has a fire wall that forms a reaction space, and a difference between the fire wall outer surface temperature and the ambient temperature is 50 ° C. or less.
[0010]
The present invention is a waste treatment system characterized in that a double wall having an internal space is provided on the outer surface of a fire wall of a gas reformer.
[0011]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the internal space of the double wall of the gas reformer is filled with air.
[0012]
The present invention is a waste treatment system in which a heat insulating material is filled in an internal space of a double wall of a gas reformer.
[0013]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the internal space of the double wall of the gas reformer is evacuated.
[0014]
The present invention is a waste treatment system in which an oxidizing agent injection mechanism of a gas reformer injects an oxidizing agent having a concentration exceeding the average oxygen concentration in the atmosphere into the gas reformer.
[0015]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the oxidizing agent injection mechanism of the gas reformer injects dried air as an oxidizing agent.
[0016]
The present invention is a waste treatment system in which an oxidant injection mechanism of a gas reformer injects oxygen-enriched air as an oxidant.
[0017]
The present invention is a waste treatment system in which an oxidant injection mechanism of a gas reformer injects oxygen as an oxidant.
[0019]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the gasification melting furnace has a fire wall that forms a reaction space, and the difference between the fire wall outer surface temperature and the ambient temperature is 50 ° C. or less.
[0020]
The present invention is a waste treatment system characterized in that a double wall having an internal space is provided on the outer surface of a refractory wall of a gasification melting furnace.
[0021]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the internal space of the double wall of the gasification melting furnace is filled with air.
[0022]
The present invention is a waste treatment system in which a heat insulating material is filled in an internal space of a double wall of a gasification melting furnace.
[0023]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the internal space of the double wall of the gas reformer is evacuated.
[0024]
The present invention is a waste treatment system in which an oxidant injection mechanism of a gasification melting furnace injects an oxidant having a concentration exceeding an average oxygen concentration in the atmosphere into the gasification melting furnace.
[0025]
The present invention is a waste treatment system in which an oxidizing agent injection mechanism of a gasification melting furnace injects dried air as an oxidizing agent.
[0026]
The present invention is a waste treatment system in which an oxidant injection mechanism of a gasification melting furnace injects oxygen-enriched air as an oxidant.
[0027]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the oxidizing agent injection mechanism of the gasification melting furnace injects oxygen as an oxidizing agent.
[0029]
The present invention is supplied from a pyrolysis furnace for pyrolyzing waste to be treated, a gas reformer for reforming pyrolysis gas generated by the pyrolysis into combustible gas, and the gas reformer. A first heat exchanger that cools the combustible gas, a gasification melting furnace that generates combustible gas and molten slag by gasifying and melting the solid residue discharged from the pyrolysis furnace, and a gasification melting furnace A second heat exchanger for cooling the supplied combustible gas, and a gas purification device for removing harmful components in the combustible gas generated in the gas reformer and the gasification melting furnace, respectively,The combustible gas from which harmful components have been removed by the gas purification deviceUpstream of the first and second heat exchangersWhatWhile controlling the flow rateThe temperature of the combustible gas at the inlet of the first heat exchanger that returns through the return line and cools the combustible gas is lower than the control temperature of the gas reformer + 300 ° C., and the second heat exchanger cools the combustible gas. The waste treatment system is characterized in that the temperature of the combustible gas at the inlet is lower than the control temperature of the gasification melting furnace + 300 ° C.
[0030]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the return line of the combustible gas from the gas purification apparatus is connected to the inlet of the pyrolysis furnace.
[0031]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the return line of the combustible gas from the gas purification device is connected to the inlet of the gas reformer.
[0032]
The present invention is a waste treatment system characterized in that the return line of the combustible gas from the gas purification apparatus is connected to the inlet of the gasification melting furnace.
[0033]
The present invention is the waste treatment system, wherein the return line of the combustible gas from the gas purification device is connected to the inlet of the first heat exchanger.
[0034]
In the present invention, there are two or more return lines of the combustible gas from the gas purification device among the inlet of the pyrolysis furnace, the inlet of the gas reformer, the inlet of the gasification melting furnace, and the inlet of the first heat exchanger. It is a waste disposal system characterized by being connected to.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First embodiment
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 21 are views showing a first embodiment of a waste treatment system according to the present invention.
[0036]
As shown in FIG. 1, a waste treatment system 1 includes a pyrolysis furnace 2 that pyrolyzes waste to be treated to generate pyrolysis gas, and combustible pyrolysis gas generated from the pyrolysis furnace 2. A gas reformer 3 for reforming into a combustible gas, a first heat exchanger 4 for cooling the combustible gas generated in the gas reformer 3, and a dust component from the combustible gas that has passed through the first heat exchanger 4 And a bug filter 5 for removing the.
[0037]
Moreover, the solid residue discharged | emitted from the pyrolysis furnace 2 is sent to the gasification melting furnace 7, and a gasification melting process is carried out, and combustible gas and molten slag are produced | generated. The combustible gas generated from the gasification melting furnace 7 is cooled by the second heat exchanger 8 and merges with the combustible gas that has passed through the bag filter 5. Thereafter, the combustible gas after merging is discharged to the outside as a clean gas after removing harmful components in the combustible gas in the scrubber (gas purification device) 6.
[0038]
On the other hand, the sewage generated from the scrubber 6 is processed in the water treatment device 9.
[0039]
The gas reformer 3 and the gasification melting furnace 7 are respectively provided with oxidant injection mechanisms 3a and 7a for injecting an oxidant.
[0040]
As shown in FIG. 2, the gas reformer 3 has a refractory wall 10 that forms a reaction space 10a therein. The refractory wall 10 includes a pyrolysis gas and an oxidant sent from the pyrolysis furnace 2. An inlet 11 through which an oxidant injected from the injection mechanism 3a flows is provided. A control thermometer 12 is installed in the reaction space 10 a of the fire wall 10.
[0041]
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described. As shown in FIG. 1, general waste or industrial waste is crushed to a size of about 100 mm at the maximum, further dried as necessary, and then put into the pyrolysis furnace 2. In the pyrolysis furnace 2, the waste is indirectly heated at a temperature equal to or higher than the pyrolysis temperature of the organic compound, that is, 400 to 650 ° C. under the condition that air is shut off. By this indirect heating, the organic compound contained in the waste is thermally decomposed into gas and solid residue.
[0042]
The pyrolysis gas generated in the pyrolysis furnace 2 is sent to the gas reformer 3. In the gas reformer 3, the introduced pyrolysis gas is reacted with the oxidant injected from the oxidant injection mechanism 3a, and a high temperature of 900 to 1200 ° C. is obtained by efficiently using the heat of reaction at this time. Thus, the reforming of the high molecular weight hydrocarbon in the pyrolysis gas to the low molecular weight hydrocarbon can be performed completely. At this time, harmful dioxins in the gas reformer 3 can be completely decomposed and rendered harmless by this high-temperature heating. Next, the reformed combustible gas is introduced into the first heat exchanger 4, and the introduced gas is rapidly cooled to 230 to 160 ° C. within a few seconds by direct cooling or indirect cooling. Thereafter, the combustible gas from the first heat exchanger 4 is dust-removed by the bag filter 5 and then guided to the scrubber 6 to remove harmful components.
[0043]
On the other hand, the solid residue generated in the pyrolysis furnace 2 is sent to the gasification melting furnace 7. In the gasification melting furnace 7, the introduced solid residue is reacted with the oxidant injected from the oxidant injection mechanism 7a, and the reaction heat at this time is efficiently used to obtain a high temperature of 1200 to 1600 ° C., The carbon in the solid residue is gasified to carbon monoxide. Further, in the gasification melting furnace 7, the ash in the solid residue is melted and recovered as slag by the reaction heat. The combustible gas mainly composed of carbon monoxide generated in the gasification melting furnace 7 is introduced into the second heat exchanger 8 and rapidly cooled within several seconds by direct cooling or indirect cooling in the second heat exchanger 8. Is done.
[0044]
The combustible gas from the gasification melting furnace 7 cooled in the second heat exchanger 8 merges with the combustible gas from the gas reformer 3 and is introduced into the scrubber 6. The scrubber 6 converts the generated combustible gas into clean fuel gas (clean gas) by one or a combination of two or more of dust removal, water cleaning, alkaline solution cleaning, acidic solution cleaning, and solid adsorbent cleaning. To do.
[0045]
As described above, in the gas reformer 3 and the gasification melting furnace 7, by efficiently utilizing the heat of reaction between the pyrolysis gas and the solid residue and the oxidant, the amount of recovered combustible gas as the fuel gas can be reduced. Can be increased. During this time, as shown in FIG. 2, in the gas reformer 3, the outer surface temperature of the refractory wall 10 is maintained at the outer ambient temperature + 50 ° C. or lower.
[0046]
Next, a modification of the present invention will be described with reference to FIGS. The modification shown in FIG. 3 differs only in the configuration of the gas reformer. Other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
[0047]
As shown in FIG. 3, a double wall 15 having an internal space 15 a is provided on the outer surface of the fire wall 10 of the reformer 3. According to this Embodiment, the heat insulation of the fire wall 10 of the reformer 3 can be improved.
[0048]
As shown in FIG. 4, the internal space 15 a in the double wall 15 of the reformer 3 described in FIG. 3 may be filled with an air layer 16.
[0049]
Further, as shown in FIG. 5, the heat insulating material 17 may be filled in the internal space 15 a in the double wall 15 of the reformer 3 described in FIG. 3.
[0050]
Further, as shown in FIG. 6, the internal space 15a in the double wall 15 of the reformer 3 described in FIG.
[0051]
The modification shown in FIG. 7 is different only in the configuration of the gas reformer. Other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
[0052]
As shown in FIG. 7, an oxidant having an oxygen concentration exceeding the average oxygen concentration in the atmosphere is injected into the gas reformer 3 as an oxidant from the oxidant injection mechanism 3a of the gas reformer 3.
[0053]
As shown in FIG. 8, dried air may be injected into the gas reformer 3 as an oxidant from the oxidant injection mechanism 3 a of the gas reformer 3.
[0054]
As shown in FIG. 9, oxygen-enriched air may be injected into the gas reformer 3 from the oxidant injection mechanism 3 a of the gas reformer 3 as an oxidant.
[0055]
As shown in FIG. 10, oxygen may be injected into the gas reformer 3 as an oxidant from the oxidant injection mechanism 3 a of the gas reformer 3.
[0056]
Further, as shown in FIG. 11, the combustible gas temperature at the inlet of the first heat exchanger 4 is preferably smaller than the control temperature in the gas reformer 3 + 300 °.
[0057]
In the modification shown in FIG. 12, the gasification melting furnace 7 has a specific configuration. Other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
[0058]
As shown in FIG. 12, the gasification melting furnace 7 has a refractory wall 20 forming a reaction space 20a. The refractory wall 20 includes a solid residue sent from the pyrolysis furnace 2 and an oxidant injection mechanism 7a. An inlet 21 for injecting an oxidant to be injected is provided. A control thermometer 22 is installed in the reaction space 20 a of the fire wall 20.
[0059]
In addition, the outer surface of the fire wall 20 is kept at the outside ambient temperature + 50 ° C. or lower.
[0060]
The modification shown in FIG. 13 is provided with a double wall 25 having an internal space 25a on the outer surface of the refractory wall 20 of the gasification melting furnace 7, and the others are substantially the same as the modification shown in FIG. . In FIG. 13, the heat insulation of the gasification melting furnace 7 can be improved.
[0061]
As shown in FIG. 14, the internal space 25 a in the double wall 25 of the gasification melting furnace 7 described in FIG. 13 may be filled with an air layer 26.
[0062]
Further, as shown in FIG. 15, the heat insulating material 17 may be filled in the internal space 25 a in the double wall 25 of the gasification melting furnace 7 described in FIG. 13.
[0063]
Further, as shown in FIG. 16, the internal space 25a in the double wall 25 of the gasification melting furnace 7 described in FIG.
[0064]
The modification shown in FIG. 17 is different only in the configuration of the gasification melting furnace 7. Other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
[0065]
As shown in FIG. 17, an oxidizing agent having an oxygen concentration exceeding the average oxygen concentration in the atmosphere is injected into the gasifying and melting furnace 7 as an oxidizing agent from the oxidizing agent injection mechanism 7 a of the gasifying and melting furnace 7.
[0066]
As shown in FIG. 18, dried air may be injected into the gasification melting furnace 7 as an oxidizing agent from the oxidizing agent injection mechanism 7 a of the gasification melting furnace 7.
[0067]
Further, as shown in FIG. 19, oxygen-enriched air may be injected into the gasification melting furnace 7 from the oxidant injection mechanism 7 a of the gasification melting furnace 7 as an oxidant.
[0068]
As shown in FIG. 20, oxygen may be injected into the gasification melting furnace 7 from the oxidant injection mechanism 7 a of the gasification melting furnace 7 as an oxidant.
[0069]
Furthermore, as shown in FIG. 21, the combustible gas temperature at the inlet of the second heat exchanger 8 is preferably lower than the control temperature in the gasification melting furnace 7 + 300 ° C.
[0070]
Second embodiment
22 to 35 are views showing a second embodiment of the waste treatment system according to the present invention.
[0071]
As shown in FIG. 22, the waste treatment system 1 includes a pyrolysis furnace 2 that pyrolyzes waste to be treated to generate pyrolysis gas, and combustible pyrolysis gas generated from the pyrolysis furnace 2. A gas reformer 3 for reforming into a combustible gas, a first heat exchanger 4 for cooling the combustible gas generated in the gas reformer 3, and a dust component from the combustible gas sent through the first heat exchanger 4 And a bug filter 5 for removing the.
[0072]
The solid residue discharged from the pyrolysis furnace 2 is sent to the gasification and melting furnace and gasified and melted. The combustible gas generated from the gasification and melting furnace 7 that generates combustible gas and molten slag is the first. 2 Cooled by the heat exchanger 8 and merged with the combustible gas that has passed through the bag filter 5. Thereafter, the combustible gas after merging is discharged to the outside as a clean gas after removing harmful components in the combustible gas in the scrubber (gas purification device) 6.
[0073]
On the other hand, the sewage generated from the scrubber 6 is processed in the water treatment device 9. Further, combustible gas (clean gas) from the scrubber 6 is supplied via the return line 30 to the inlet of the pyrolysis furnace 2, the inlet of the gas reformer 3, the inlet of the first heat exchanger 4, and the gasification melting furnace. 7 is returned to the entrance.
[0074]
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described. As shown in FIG. 22, general waste or industrial waste is crushed to a size of about 100 mm at the maximum, further dried as necessary, and then put into the pyrolysis furnace 2. In the pyrolysis furnace 2, waste is indirectly heated at a temperature equal to or higher than the pyrolysis temperature of the organic compound, that is, 400 to 650 ° C. under the condition that the air is shut off. By this indirect heating, the organic compound contained in the waste is thermally decomposed into gas and solid residue.
[0075]
The pyrolysis gas generated in the pyrolysis furnace 2 is sent to the gas reformer 3. In the gas reformer 3, the introduced pyrolysis gas is reacted with the oxidant injected from the oxidant injection mechanism 3a. At this time, by efficiently using the heat of reaction, a high temperature of 900 to 1200 ° C. can be obtained, and the reforming from the high molecular weight hydrocarbon in the pyrolysis gas to the low molecular weight hydrocarbon can be performed completely. At this time, harmful dioxins in the gas reformer 3 can be completely decomposed and rendered harmless by this high-temperature heating. Next, the reformed combustible gas is introduced into the first heat exchanger 4 and rapidly cooled to 230 to 160 ° C. to recover heat. Thereafter, the combustible gas from the first heat exchanger 4 is dust-removed by the bag filter 5 and then guided to the scrubber 6 to remove harmful components.
[0076]
On the other hand, the solid residue generated in the pyrolysis furnace 2 is sent to the gasification melting furnace 7. In the gasification melting furnace 7, the introduced solid residue is reacted with the oxidant injected from the oxidant injection mechanism 7a, and the reaction heat at this time is efficiently used to obtain a high temperature of 1200 to 1600 ° C., The carbon in the solid residue is gasified to carbon monoxide. Further, in the gasification melting furnace 7, the ash in the solid residue is melted and recovered as slag by the reaction heat. The combustible gas mainly composed of carbon monoxide generated in the gasification melting furnace 7 is introduced into the second heat exchanger 8 and rapidly cooled to recover the heat.
[0077]
The combustible gas from the gasification melting furnace 7 cooled in the second heat exchanger 8 merges with the combustible gas from the gas reformer 3 and is introduced into the scrubber 6. The scrubber 6 converts the generated combustible gas into clean fuel gas (clean gas) by one or a combination of two or more of dust removal, water cleaning, alkaline solution cleaning, acidic solution cleaning, and solid adsorbent cleaning. To do.
[0078]
In the present embodiment, in this way, in the gas reformer 3 and the gasification melting furnace 7, the organic compound or carbon derived from the waste can be converted into a useful fuel gas using a high temperature field. Further, in order to effectively use the heat energy in the high temperature field used for the gas conversion, the first and second heat exchangers 4 and 8 are installed in the subsequent stage of the gas reformer 3 and the gasification melting furnace 7.
[0079]
In order to maintain the performance of the first and second heat exchangers 4 and 8 at a high value and to ensure the stability of the operation of the system, it is effective to always control the temperature and flow rate of the flowing fluid to the optimum values. It is. Therefore, for this optimum value control, the clean gas from the scrubber 6 is returned to the upstream side of the first and second heat exchangers 4 and 8 via the return line 30, that is, the inlet of the pyrolysis furnace 2, the gas reformer. 3 and return to the inlet of the first heat exchanger 4 and the inlet of the gasification melting furnace 7 while controlling the flow rate. Thereby, the temperature and flow rate of the fluid at the inlets of the first and second heat exchangers 4 and 8 can always be controlled to optimum values.
[0080]
In this case, the entire amount of the clean gas from the scrubber 6 may be returned via the return line 30, or a part of the clean gas may be returned from the scrubber 6 via the return line 30.
[0081]
Next, a modification of the present invention will be described with reference to FIGS. First, in the modification shown in FIG. 23, external energy is supplied to the gas reformer 3 and the gasification melting furnace 7 from the external energy supply unit 3b and the external energy supply unit 7b. 23, the other configuration is substantially the same as that of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG.
[0082]
In FIG. 23, since external energy is supplied to the gas reformer 3 and the gasification melting furnace 7 from the external energy supply units 3b and 7b, the gas reformer 3 and the gasification melting furnace 7 together with the clean gas from the return line 30. Can be heated appropriately.
[0083]
Further, as shown in FIG. 24, external energy may be supplied from the external energy supply units 2b, 3b, 7b to the pyrolysis furnace 2, the gas reformer 3, and the gasification melting furnace 7. 24, the other configuration is substantially the same as that of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG.
[0084]
Furthermore, as shown in FIG. 25, electric energy may be supplied to the pyrolysis furnace 2, the gas reformer 3, and the gasification melting furnace 7 from the external energy supply units 2b, 3b, and 7b, respectively. 25, the other configuration is substantially the same as that of the embodiment shown in FIG. 22. The same parts as those of the embodiment shown in FIG.
[0085]
The modification shown in FIG. 26 differs in the configuration of the return line 30, but in FIG. 26, the other configurations are substantially the same as those in the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those in the embodiment shown in FIG. A detailed description is omitted with reference numerals.
[0086]
As shown in FIG. 26, the clean gas exiting from the scrubber 6 is returned to the inlet of the pyrolysis furnace 2 via the return line 30. The pyrolysis furnace 2 is supplied with external energy from an external energy supply unit 2b.
[0087]
In addition, as shown in FIG. 27, the clean gas exiting from the scrubber 6 may be returned to the inlet of the reformer 3 through the return line 30. 27, the other configuration is substantially the same as that of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG.
[0088]
As shown in FIG. 27, clean gas is supplied to the reformer 3, and external energy is supplied from the external energy supply unit 3b.
[0089]
The modification shown in FIG. 28 differs in the configuration of the return line 30, but in FIG. 28, the other configurations are substantially the same as those in the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those in the embodiment shown in FIG. A detailed description is omitted with reference numerals.
[0090]
As shown in FIG. 28, the clean gas exiting from the scrubber 6 is returned to the inlet of the gasification melting furnace 7 via the return line 30.
[0091]
The gasification melting furnace 7 is supplied with external fuel from the external energy supply unit 7b. The gasification melting furnace 7 is appropriately heated by clean gas and external fuel.
[0092]
29 differs in the configuration of the return line 30, but in FIG. 29, the other configurations are substantially the same as those in the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those in the embodiment shown in FIG. A detailed description is omitted with reference numerals.
[0093]
As shown in FIG. 29, the clean gas exiting from the scrubber 6 is returned to the inlet of the first heat exchanger 4 via the return line 30.
[0094]
In the modification shown in FIG. 30, an external energy supply unit 3b is provided in the gas reformer 3, and external energy is supplied into the gas reformer 3 from the external energy supply unit 3b. In FIG. 30, other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG.
[0095]
31 is different in the configuration of the return line 30, but in FIG. 31, the other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG. A detailed description is omitted with reference numerals.
[0096]
As shown in FIG. 31, the clean gas exiting from the scrubber 6 is returned to the inlet of the pyrolysis furnace 2 via the return line 30.
[0097]
Further, the pyrolysis furnace 2 is supplied with electric energy from the external energy supply unit 2b, and the pyrolysis furnace 2 can be appropriately heated with clean gas and electric energy.
[0098]
32 is different in the configuration of the return line 30, but in FIG. 31, the other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG. A detailed description is omitted with reference numerals.
[0099]
As shown in FIG. 31, the clean gas exiting from the scrubber 6 is returned to the inlet of the gas reformer 3 via the return line 30.
[0100]
Further, the gas reformer 3 is supplied with electric energy from the external energy supply unit 3b, so that the gas reformer 3 can be appropriately heated with clean gas and electric energy.
[0101]
The modification shown in FIG. 33 differs in the configuration of the return line 30, but in FIG. 33, the other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG. The same reference numerals are assigned and detailed description is omitted.
[0102]
As shown in FIG. 33, the clean gas exiting the scrubber 6 is returned to the inlet of the gasification melting furnace 7 via the return line 30.
[0103]
Further, the gasification melting furnace 7 is supplied with electric energy from the external energy supply unit 7b, so that the gasification melting furnace 7 can be appropriately heated with clean gas and electric energy.
[0104]
34 differs in the configuration of the return line 30, but in FIG. 34, the other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG. The same reference numerals are assigned and detailed description is omitted.
[0105]
As shown in FIG. 34, the clean gas exiting from the scrubber 6 is returned to the inlet of the first heat exchanger 4 via the return line 30.
[0106]
In the modification shown in FIG. 35, the gas reformer 3 and the gasification melting furnace 7 are provided with external energy supply units 3b and 7b, respectively. 35, the other configurations are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 22, and the same parts as those of the embodiment shown in FIG.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, gasification of organic substances in waste can be improved. Further, the recovery rate of the generated combustible gas can be stabilized and improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a first embodiment of a waste treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a detailed view of the gas reformer shown in FIG.
FIG. 3 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 4 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 5 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 6 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 7 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 8 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 9 is an overall configuration diagram of a waste treatment system showing a modification of the present invention.
FIG. 10 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 11 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 12 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 13 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 14 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 15 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 16 is a detailed view of a reformer showing a modification of the present invention.
FIG. 17 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 18 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 19 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 20 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 21 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 22 is an overall configuration diagram showing a second embodiment of a waste treatment system according to the present invention.
FIG. 23 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 24 is an overall configuration diagram of a waste treatment system showing a modification of the present invention.
FIG. 25 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 26 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 27 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 28 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 29 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 30 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 31 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 32 is an overall configuration diagram of a waste treatment system showing a modification of the present invention.
FIG. 33 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 34 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
FIG. 35 is an overall configuration diagram of a waste disposal system showing a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Waste treatment system
2 Pyrolysis furnace
2b External energy supply unit
3 Gas reformer
3a Oxidant injection mechanism
3b External energy supply unit
4 1st heat exchanger
5 Bug filters
6 Scrubber
7 Gasification melting furnace
7a Oxidant injection mechanism
7b External energy supply unit
8 Second heat exchanger
9 Water treatment equipment
10 fire wall
10a reaction space
15 Double wall
20 fire wall
20a reaction space
25 double wall

Claims (25)

被処理物となる廃棄物を熱分解する熱分解炉と、
この熱分解によって生成した熱分解ガスを可燃性ガスに改質するガス改質器と、
ガス改質器から供給される可燃性ガスを冷却する第1熱交換器と、
熱分解炉から排出される固体残さをガス化溶融することにより可燃性ガスと溶融スラグを生成するガス化溶融炉と、
ガス化溶融炉から供給される可燃性ガスを冷却する第2熱交換器と、
ガス改質器およびガス化溶融炉で各々生成する可燃性ガス中の有害成分を除去するガス浄化装置とを備え、
ガス改質器またはガス化溶融炉に、酸化剤注入機構を設け、
ガス浄化装置で有害成分が除去された可燃性ガスを、廃棄物処理システム内の第1熱交換機および第2熱交換機より上流側へ流量を制御しつつ戻しラインを介して戻し、
可燃性ガスを冷却する第1熱交換器入口の可燃性ガスの温度は、ガス改質器の制御温度+300℃より小さく、
可燃性ガスを冷却する第2熱交換器入口の可燃性ガスの温度は、ガス化溶融炉の制御温度+300℃より小さいことを特徴とする廃棄物処理システム。
A pyrolysis furnace for pyrolyzing the waste to be treated;
A gas reformer for reforming the pyrolysis gas generated by this pyrolysis into a combustible gas;
A first heat exchanger for cooling the combustible gas supplied from the gas reformer;
A gasification and melting furnace for generating combustible gas and molten slag by gasifying and melting the solid residue discharged from the pyrolysis furnace;
A second heat exchanger for cooling the combustible gas supplied from the gasification melting furnace,
And a gas purifying device for removing harmful components in the combustible gas to each generate a gas reformer and gasification melting furnace,
An oxidant injection mechanism is provided in the gas reformer or gasification melting furnace,
The combustible gas from which harmful components have been removed by the gas purification device is returned through the return line while controlling the flow rate upstream from the first heat exchanger and the second heat exchanger in the waste treatment system,
The temperature of the combustible gas at the inlet of the first heat exchanger for cooling the combustible gas is lower than the control temperature of the gas reformer + 300 ° C.,
The waste treatment system, wherein the temperature of the combustible gas at the inlet of the second heat exchanger for cooling the combustible gas is lower than the control temperature of the gasification melting furnace + 300 ° C.
ガス改質器は反応空間を形成する耐火壁を有し、耐火壁外面温度と雰囲気温度との差は50℃以下となることを特徴とする請求項1記載の廃棄物処理システム。  2. The waste treatment system according to claim 1, wherein the gas reformer has a fire wall that forms a reaction space, and a difference between an outer wall temperature of the fire wall and an ambient temperature is 50 ° C. or less. ガス改質器の耐火壁外面に、内部空間を有する2重壁が設けられていることを特徴とする請求項2記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 2, wherein a double wall having an internal space is provided on the outer surface of the fire wall of the gas reformer. ガス改質器の2重壁の内部空間に空気が満たされていることを特徴とする請求項3記載の廃棄物処理システム。  4. The waste treatment system according to claim 3, wherein the internal space of the double wall of the gas reformer is filled with air. ガス改質器の2重壁の内部空間に断熱材が満たされていることを特徴とする請求項3記載の廃棄物処理システム。  4. The waste treatment system according to claim 3, wherein a heat insulating material is filled in the internal space of the double wall of the gas reformer. ガス改質器の2重壁の内部空間を真空とすることを特徴とする請求項3記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 3, wherein the internal space of the double wall of the gas reformer is evacuated. ガス改質器の酸化剤注入機構は大気中の平均酸素濃度を上回る濃度の酸化剤をガス改質器に注入することを特徴とする請求項1記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 1, wherein the oxidant injection mechanism of the gas reformer injects an oxidant having a concentration exceeding an average oxygen concentration in the atmosphere into the gas reformer. ガス改質器の酸化剤注入機構は乾燥させた空気を酸化剤として注入することを特徴とする請求項7記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 7, wherein the oxidizing agent injection mechanism of the gas reformer injects dried air as an oxidizing agent. ガス改質器の酸化剤注入機構は酸素を富化した空気を酸化剤として注入することを特徴とする請求項7記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 7, wherein the oxidant injection mechanism of the gas reformer injects oxygen-enriched air as an oxidant. ガス改質器の酸化剤注入機構は酸素を酸化剤として注入することを特徴とする請求項7記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 7, wherein the oxidant injection mechanism of the gas reformer injects oxygen as an oxidant. ガス化溶融炉は反応空間を形成する耐火壁を有し、耐火壁外面温度と雰囲気温度との差は50℃以下となることを特徴とする請求項1記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 1, wherein the gasification melting furnace has a fire wall that forms a reaction space, and a difference between the fire wall outer surface temperature and the ambient temperature is 50 ° C. or less. ガス化溶融炉の耐火壁外面に、内部空間を有する2重壁が設けられていることを特徴とする請求項11記載の廃棄物処理システム。  12. The waste treatment system according to claim 11, wherein a double wall having an internal space is provided on the outer surface of the refractory wall of the gasification melting furnace. ガス化溶融炉の2重壁の内部空間に空気が満たされていることを特徴とする請求項12記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 12, wherein the internal space of the double wall of the gasification melting furnace is filled with air. ガス化溶融炉の2重壁の内部空間に断熱材が満たされていることを特徴とする請求項12記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 12, wherein a heat insulating material is filled in an internal space of the double wall of the gasification melting furnace. ガス化溶融炉の2重壁の内部空間を真空とすることを特徴とする請求項12記載の廃棄物処理システム。The waste treatment system according to claim 12, wherein the internal space of the double wall of the gasification melting furnace is evacuated. ガス化溶融炉の酸化剤注入機構は、大気中の平均酸素濃度を上回る濃度の酸化剤をガス化溶融炉に注入することを特徴とする請求項1記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 1, wherein the oxidizing agent injection mechanism of the gasification melting furnace injects an oxidizing agent having a concentration exceeding the average oxygen concentration in the atmosphere into the gasification melting furnace. ガス化溶融炉の酸化剤注入機構は、乾燥させた空気を酸化剤として注入することを特徴とする請求項16記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 16, wherein the oxidizing agent injection mechanism of the gasification melting furnace injects dried air as an oxidizing agent. ガス化溶融炉の酸化剤注入機構は、酸素を富化した空気を酸化剤として注入することを特徴とする請求項16記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 16, wherein the oxidizing agent injection mechanism of the gasification melting furnace injects oxygen-enriched air as an oxidizing agent. ガス化溶融炉の酸化剤注入機構は、酸素を酸化剤として注入することを特徴とする請求項16記載の廃棄物処理システム。  The waste treatment system according to claim 16, wherein the oxidizing agent injection mechanism of the gasification melting furnace injects oxygen as an oxidizing agent. 被処理物となる廃棄物を熱分解する熱分解炉と、
この熱分解によって生成した熱分解ガスを可燃性ガスに改質するガス改質器と、
ガス改質器から供給される可燃性ガスを冷却する第1熱交換器と、
熱分解炉から排出される固体残さをガス化溶融することにより可燃性ガスと溶融スラグを生成するガス化溶融炉と、
ガス化溶融炉から供給される可燃性ガスを冷却する第2熱交換器と、
ガス改質器およびガス化溶融炉で各々生成する可燃性ガス中の有害成分を除去するガス浄化装置とを備え、
ガス浄化装置で有害成分が除去された可燃性ガスを、廃棄物処理システム内の第1熱交換機および第2熱交換機より上流側流量を制御しつつ戻しラインを介して戻し、
可燃性ガスを冷却する第1熱交換器入口の可燃性ガスの温度は、ガス改質器の制御温度+300℃より小さく、
可燃性ガスを冷却する第2熱交換器入口の可燃性ガスの温度は、ガス化溶融炉の制御温度+300℃より小さいことを特徴とする廃棄物処理システム。
A pyrolysis furnace for pyrolyzing the waste to be treated;
A gas reformer for reforming the pyrolysis gas generated by this pyrolysis into a combustible gas;
A first heat exchanger for cooling the combustible gas supplied from the gas reformer;
A gasification and melting furnace for generating combustible gas and molten slag by gasifying and melting the solid residue discharged from the pyrolysis furnace;
A second heat exchanger for cooling the combustible gas supplied from the gasification melting furnace,
And a gas purifying device for removing harmful components in the combustible gas to each generate a gas reformer and gasification melting furnace,
The combustible gas from which harmful components have been removed by the gas purification device is returned through the return line while controlling the flow rate upstream from the first heat exchanger and the second heat exchanger in the waste treatment system,
The temperature of the combustible gas at the inlet of the first heat exchanger for cooling the combustible gas is lower than the control temperature of the gas reformer + 300 ° C.,
The waste treatment system, wherein the temperature of the combustible gas at the inlet of the second heat exchanger for cooling the combustible gas is lower than the control temperature of the gasification melting furnace + 300 ° C.
ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインは熱分解炉の入口に接続されていることを特徴とする請求項20記載の廃棄物処理システム。  21. The waste treatment system according to claim 20, wherein a return line of the combustible gas from the gas purification device is connected to an inlet of the pyrolysis furnace. ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインはガス改質器の入口に接続されていることを特徴とする請求項20記載の廃棄物処理システム。  21. The waste treatment system according to claim 20, wherein a return line of the combustible gas from the gas purification device is connected to an inlet of the gas reformer. ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインはガス化溶融炉の入口に接続されていることを特徴とする請求項20記載の廃棄物処理システム。  21. The waste treatment system according to claim 20, wherein a return line of the combustible gas from the gas purification device is connected to an inlet of the gasification melting furnace. ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインは第1熱交換器の入口に接続されていることを特徴とする請求項20記載の廃棄物処理システム。  21. The waste treatment system according to claim 20, wherein the return line of the combustible gas from the gas purification device is connected to the inlet of the first heat exchanger. ガス浄化装置からの可燃性ガスの戻しラインは、熱分解炉の入口、ガス改質器の入口、ガス化溶融炉の入口、第1熱交換器の入口のうち、2つ以上に接続されていることを特徴とする請求項20記載の廃棄物処理システム。  The return line of the combustible gas from the gas purification apparatus is connected to two or more of the pyrolysis furnace inlet, the gas reformer inlet, the gasification melting furnace inlet, and the first heat exchanger inlet. 21. The waste disposal system according to claim 20, wherein
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