JP4028934B2 - 廃棄物処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミや産業廃棄物など可燃物及び不燃物から成る廃棄物の処理方法及び処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
我が国の廃棄物処理方法は、従来、ストーカ式処理炉や流動床処理炉により８００℃〜９００℃で処理した後、処理灰を埋立て処分する方法が用いられてきたが、近年、全国的な埋立地の窮迫を背景として、処理灰の減容化及び資源化が求められている。そこで、既存の処理炉の後段にプラズマアーク炉やバーナー燃焼炉等を設け、発生した処理灰を溶融し、スラグ化する処理灰処理方法が開発されているが、これらの方法は、いずれも電力、石油等の外部エネルギーを多量に必要とする欠点がある。
【０００３】
これらを解決した廃棄物処理方法として、例えば「環境施設」Ｎｏ．６５、８ぺ一ジ６行目に記載されているように、廃棄物を熱分解炉にて４００℃〜６００℃程度の低温で熱分解して廃棄物中の有機物を熱分解チャーと熱分解ガスにし、空缶等の不燃物を分離装置で分離した後、熱分解チャーおよび熱分解ガスを溶融炉にて空気を用いて１３００℃〜１４００℃程度の高温で完全燃焼して熱分解チャーに含まれる灰分を溶融し、溶融した灰分は排ガスと分離後、冷却、固化して水砕状のスラグとするガス化溶融方式が提案されている。ガス化溶融方式は、熱分解チャーや熱分解ガス中に含まれる炭素分を燃料として自己熱で灰分を溶融するため、外部エネルギー投入を大幅に削減できる。熱分解方法として、流動層式やキルン式が提案されている。さらに、廃棄物をエネルギー資源として有効利用するため、廃棄物発電が導入されつつあるが、通常、高温の燃焼排ガスをボイラで蒸気回収し、回収した蒸気を蒸気タービンに供給して電力を発生する蒸気タービン発電方式が採用されている。
【０００４】
また、ガス化溶融方式の改良型として、例えば、「月刊地球環境」１９９７年５月号、４３べ一ジ、３０行目に記載されているように、熱分解炉にてゴミ中の塩素分をチヤー中に固定して熱分解ガス中のＨＣｌ濃度を低下させ、熱分解炉の後段に、熱分解チャーを空気にて完全燃焼して灰分を溶融する溶融炉と、熱分解ガスを空気にて完全燃焼する燃焼炉をそれぞれ設け、発熱量の安定したチャーのみを溶融炉に導入して溶融炉の安定操業を図ると共に、過熱蒸気を主にＨＣｌの少ない燃焼炉排ガスから得ることによりボイラ腐食の緩和を狙った溶融炉−燃焼炉分離型のガス化溶融方式も提案されている。
【０００５】
しかしながら、これらのガス化溶融方式には、次のような問題がある。
▲１▼適用可能な廃棄物の範囲が狭い。
都市ゴミのように含水率が高く、かつ含水率変動が大きい廃棄物を処理した場合、熱分解ガスのカロリー変動が大きいため、溶融炉温度を１３００℃〜１４００℃に安定維持することは困難である。
▲２▼廃熱回収ボイラ腐食の問題
ゴミ中塩素分から生成するＨＣｌガス腐食、及び飛灰中アルカリ金属塩等による溶融塩腐食を避けるため、ボイラの回収蒸気温度を上げられず（４００℃以下）、発電効率も低くならざるを得ない（せいぜい２０％）。
▲３▼ダイオキシン再合成問題
ゴミ中塩素分と金属分からダイオキシン再合成触媒である金属塩化物（ＣｕＣｌ2 等）が生成され、ボイラでの廃熱回収時など排ガス温度が低下する際にダイオキシンが際合成されるおそれがある。
【０００６】
これに対し、例えば、「月刊地球環境」１９９７年５月号、４３べ一ジ、３０行目に記載されているように、熱分解炉にてゴミ中の塩素分をチヤー中に固定して熱分解ガス中のＨＣｌ濃度を低下させ、熱分解炉の後段に、熱分解チャーを空気にて完全燃焼して灰分を溶融する溶融炉と、熱分解ガスを空気にて完全燃焼する燃焼炉をそれぞれ設け、発熱量の安定したチャーのみを溶融炉に導入して溶融炉の安定操業を図ると共に、過熱蒸気を主にＨＣｌの少ない燃焼炉排ガスから得ることによりボイラ腐食の緩和を狙った溶融炉−燃焼炉分離型のガス化溶融方式も提案されている。しかしながら、この方法でも低カロリー廃棄物へは適用困難である。また、燃焼排ガス中にアルカリ金属塩等の腐食性ダストが存在することから、ボイラ腐食防止も困難である。さらに、ゴミ中金属からダイオキシン再合成触媒である金属塩化物（ＣｕＣｌ2 等）が生成されるため、ボイラで熱回収時にダイオキシンが再合成されるおそれがある。
【０００７】
本発明者らは、上述の問題点を解決するために種々検討した結果、幅広いゴミ質の廃棄物について安定に灰分を溶融して減容及び再資源化し、また、廃棄物のエネルギーを主に可燃ガスとして回収することにより、回収エネルギーの用途を増やすと共に高効率発電が可能な廃棄物処理方法を開発し、出願した（特願平１０−１００７３４号）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特願平１０−１００７３４号に係る発明は、廃棄物を熱分解するための熱分解炉の後段に廃棄物中の灰分を溶融するための溶融炉を設け、この溶融炉において発熱量が安定した熱分解チャーのみを酸素または酸素富化空気を用いて部分燃焼しガス化させることにより、空気で完全燃焼する場合に比べ溶融炉発生ガス量を大幅に減少させ、溶融炉温度維持のための投入エネルギーを削減し、灰溶融可能なゴミ質範囲の拡大及び可燃性ガスの生成を可能とする。また、溶融炉上部に溶融炉と一体型の熱分解ガス改質炉を設け、溶融炉ガスを溶融炉上部の改質炉に導入して熱分解ガスと混合させることにより、高温の溶融炉ガスの顕熱を熱分解ガス中タール分の改質に有効利用できる。更に、この発明では、廃棄物からのエネルギー回収方法が、廃棄物をガス化し、可燃性ガスとして回収する方法であるため、電力を主に湿式洗浄後の可燃性ガスによるガスタービン発電やガスエンジン発電にて得ることが可能であり、改質炉後ガスの顕熱をボイラで熱回収する際の回収蒸気温度が低くても高効率発電が可能となる利点もある。さらにまた、この発明では、改質炉ガスを１００℃以下程度に急冷することにより、ダイオキシン再合成を防止することができる。廃棄物からのエネルギー回収方法が主に可燃ガスとしての回収であることから、改質炉ガスの顕熱回収を行わなくとも廃棄物発電を行うことが可能である。
【０００９】
しかしながら、上記した先願ではほぼ狙いとする効果を奏することができたが、その後の本発明者らの研究によって改質炉後ガス中の飛灰の処理に課題が残ることが判明した。即ち、改質炉ガス中に含まれる飛灰（ダスト）は、排ガスに同伴して飛散するのを防止するため、後段に設置した集塵機で捕集する必要があるが、この飛灰には重金属が多く含まれ取扱いが厄介である。この飛灰を例えば溶融炉に戻して溶融処理しようとすると、溶融スラグ中に重金属が移行し、スラグの再利用が困難となることが懸念される。このためこのような飛灰は別途埋立処分する必要が生じるが、飛灰の埋立は重金属溶出の問題から管理型の埋立処分場で処分しなければならず、非常に面倒なこととなる。管理型の埋立処分場は、新規の用地確保が特に困難である点も、飛灰の埋立処分をより難しくしている。さらに、前段の熱分解炉から排出される不燃物にガレキ等の再利用困難なものが含まれ、これら再利用困難な不燃物については埋立処分しなければならない問題があることもわかった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、基本的には廃棄物の処理の前段部に、廃棄物の直接溶融方式の炉を採用することで、上述した面倒な飛灰の処理問題及び再利用困難な不燃物の処理問題を解決しうると共に、かつ、設備的にも有利な廃棄物の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、必要に応じ廃プラスチックの活用をも考慮したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明請求項１に係る廃棄物の処理方法は、可燃物及び不燃物から成る廃棄物をシャフト炉型直接溶融炉にて処理して熱分解チャーと熱分解ガスを生成すると共に不燃物及び灰分を溶融した後、前記熱分解チャーと前記熱分解ガスを分離し、前記分離後の熱分解チャーをチャー溶融炉にて酸素または酸素富化空気でガス化すると共にチャー中灰分を溶融させ、前記チャー溶融炉で発生したガスと前記分離後の熱分解ガスを、前記チャー溶融炉の上部に設けられてスロートを介して前記チャー溶融炉と一体型の改質炉で混合して前記分離後の熱分解ガス中に含まれるタール分を分解し、可燃性ガスを生成すると共に、前記改質炉にて生成する可燃性ガス中に含まれる飛灰を集塵し、該飛灰をチャー溶融炉へ導入して溶融処理することを特徴とする。
【００１２】
シャフト炉型直接溶融炉は、廃棄物中の全ての不燃物を溶融するため、低温で熱分解するガス化溶融方式では再利用が困難なガレキ等の不燃物についても、埋立処分せずに、リサイクル可能なスラグ及びメタルとすることができる。シャフト炉型直接溶融炉は、廃棄物が高温下で熱分解されるため可燃分のガス化割合が高い。また、灰溶融機能を有しているため、廃棄物中の灰分の大半は溶融スラグとなる。そのためチャー発生量は少量（従来の流動層式熱分解炉やキルン型熱分解炉等の廃棄物熱分解方式の数分の一程度）で、後段のチャー溶融炉はコンパクトで済む。
【００１３】
また、上記の本発明方法では、前記改質炉にて生成する可燃性ガス中に含まれる飛灰を集塵装置にて集塵して、該飛灰をチャー溶融炉へ導入して溶融処理する。これにより重金属を多く含む飛灰のみを、小型のチャー溶融炉で処理し、溶融スラグ化して１／２〜１／３に減容することが可能となる。
また、本発明の請求項２に係る処理方法では、前記シャフト炉型直接溶融炉に、石灰石を装入することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の請求項３に係る処理方法では、上記のシャフト炉型直接溶融炉、チャー溶融炉及び改質炉の少なくともいずれか一つの炉に廃プラスチックを吹込むことを特徴とする。発熱量の低い廃棄物を安定して処理する場合や、改質炉ガスのカロリーアップのために、廃プラスチックをシャフト炉型直接溶融炉、チャー溶融炉或いは改質炉のいずれかに、もしくは２つ以上の炉に装入することが望ましい。また、廃棄物中灰分が多く熱分解チャーの発熱量が低い場合は、主にチャー溶融炉へ装入することで、炉温をチャー及び飛灰溶融温度に安定維持し易くなる。さらに、廃プラスチックをシャフト炉型直接溶融炉の羽口から吹込むことにより、コークス使用量を低減する効果が期待できる。
【００１５】
次に、本発明請求項４に係る廃棄物の処理装置は、上記した本発明の処理方法を実施するに適した設備であり、可燃物及び不燃物から成る廃棄物を処理して熱分解チャーと熱分解ガスを生成するシャフト炉型直接溶融炉と、前記熱分解チャーと前記熱分解ガスを分離する固気分離装置と、前記分離された熱分解チャーを導入してガス化とチャー中灰分を溶融させるチャー溶融炉と、前記チャー溶融炉の上部に設けられてスロートを介して一体的に形成され前記分離された熱分解ガスと前記チャー溶融炉からのガスを混合して前記分離後の熱分解ガス中に含まれるタール分の分解と可燃性ガスの生成を行う改質炉と、前記改質炉からの可燃性ガスの集塵を行う集塵装置とからなり、前記集塵装置と前記チャー溶融炉とを接続して集塵後のガスのチャー溶融炉への導入を行うことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の廃棄物処理方法を実施するための設備の参考例を示すブロック図である。図１に示すように、廃棄物処理設備は、高温で廃棄物を処理するシャフト炉型直接溶融炉１と、該直接溶融炉１にて生成された熱分解チャーと熱分解ガスとを分離するためのサイクロン等の固気分離装置２と、該固気分離装置２に続き配置したチャー溶融炉３及び該チャー溶融炉３の上部に一体的に設けた改質炉４と、該改質炉４の後部に設けたガス冷却装置５と、該ガス冷却装置５に続き設けられ冷却ガス中の飛灰を捕集する集塵装置６と、該集塵装置６の後部に併設したガス発電装置７及びガスホルダー８と、ガス発電装置７に続き設置した排煙装置９とから構成される。
【００１７】
シャフト炉型直接溶融炉１は、炉中に破砕機で粉砕もしくは破砕せずにそのままの廃棄物１３とコークスを投入し、下部羽口より酸素または酸素富化空気１０と空気１１を吹き込んで燃焼させ、下部より不燃物の溶融の結果生じるスラグ及びメタル１２を排出し、上部より順次廃棄物・コークスを充填する形式のもので、大体１５００℃以上の高温に炉内を維持し、副生物として熱分解ガスと熱分解チャーを生成する。なお、シャフト炉型直接溶融炉１には、溶融スラグの流動性を良好にするために石灰石を装入するが、石灰石による脱塩反応（ＣａＣｌ2 化）により廃棄物中の塩素をチャー中に固定化できる。
【００１８】
チャー溶融炉３は、気流層炉の形式で側方にバーナー１８を設け、固気分離装置２から供給される熱分解チャー２０を酸素又は酸素富化空気１４でガス化する。この熱分解チャー２０は、シャフト炉型直接溶融炉１から熱分解ガスとともに排出され、固気分離装置２で捕集し、ホッパーを経由して窒素または空気で気流搬送して、酸化剤と共にチャー溶融炉３のバーナー１８に供給される。なお、チャー溶融炉３は、直接溶融炉１からのチャー発生量が少量であるため、小型のコンパクトな溶融炉とすることができる。
【００１９】
チャー溶融炉３の上部にはガス出口スロートがあり、スロートの上部にはチャー溶融炉３と一体型の改質炉４が設けられる。該改質炉４は、下部側方に固気分離装置２から供給される熱分解ガス１９と酸素又は酸素富化空気１５を吹き込むノズル１７を、上部にはガス出口を有する。
【００２０】
改質炉４では、高温のチャー溶融炉ガスとノズル１７から吹き込まれた熱分解ガス１９とを混合して、熱分解ガス中のタールを、熱分解ガス中のＨ2 Ｏと反応させてＣＯ、Ｈ2 を主とする可燃性ガスに分解する。熱分解ガス中のタール分をＣＯ、Ｈ2 を主とするガスに分解することにより、プロセス後段の冷却工程の際に生じるタール分の凝縮を回避し、タール付着による配管等の閉塞を防止すると共にタールの持つエネルギーが効率良く回収できる。この改質炉４の温度は８００℃以上の条件が必要であるが、改質炉の温度制御は、ノズル１７に酸素または酸素富化空気１５を吹き込んでガスの一部を燃焼して行う。
【００２１】
ガス冷却装置５は、改質炉４から排出されたガスを集塵可能な温度まで冷却するもので、例えば、水噴霧式冷却でガスを冷却するが、必要に応じてこの位置に廃熱回収ボイラを配設して、蒸気回収すると共にガス冷却を行うことも可能である。冷却されたガスは次のバグフィルタ等の集塵装置６に送られ、そこでダストを捕集される。
【００２２】
集塵装置６を経た清浄なガスは、ガスタービンやガスエンジン等のガス発電装置７に送られて電力を回収するか、もしくはガスホルダー８に一旦貯蔵して、適宜のケミカルリサイクルに活用することが可能である。最終的にガス発電装置７に使用されて排出されたガスは排煙装置９から排出される。
【００２３】
以下、図１に示す処理設備のプロセスフローを説明する。
シャフト炉型直接溶融炉１で高温で処理された廃棄物中の不燃物及び灰分は、スラグ、メタル１２として排出され、かつ、二次的に生成された熱分解ガスと熱分解チャーは、固気分離装置２で熱分解ガス１９と熱分解チャー２０に分離され、熱分解ガスは改質炉４に装入される。排出されたスラグ、メタルは、土木建設用資材や重量骨材等に利用される。一方、熱分解チャーはチャー溶融炉３で、酸素または酸素富化ガス１４とともにバーナー１８から吹き込まれ、１３００℃以上の高温で、熱分解チャー中の有機物をＣＯ，ＣＯ2 を主体とする高温の可燃性ガスにガス化するとともに、熱分解チャー中灰分を溶融する。熱分解チャーのみを酸素または酸素富化空気で部分燃焼することにより、低カロリーチャーでも自己熱で溶融炉温度を高温に維持可能となり、チャーからの可燃性ガス生成が可能となる。
【００２４】
チャー溶融炉３で発生した高温のガスはチャー溶融炉３の上部スロートから改質炉４に入る。熱分解チャー中の溶融した灰分は、スラグタップから水中に落下し、水砕状のスラグ１６になる。改質炉４では、高温の溶融炉ガスとノズル１７から吹き込まれた熱分解ガス１９と混合して、熱分解ガス中のタールを、熱分解ガス中のＨ2 Ｏと反応してＣＯ、Ｈ2 を主とする可燃性ガスに分解する。改質炉４から排出されたガスはガス冷却装置５で冷却され、集塵装置６でダストを捕集して清浄なガスを得、これをガス発電装置７或いはガスホルダー８に送る。
【００２５】
図２は本発明に係る廃棄物処理方法を実施するための処理設備例であり、飛灰の処理と廃プラスチックの吹込みを行うものである。図２において図１と同一符号は同一の装置或いは同一物体を示すため、その説明は省略する。集塵装置６で改質炉４からのガスを除塵して捕集した飛灰（ダスト）２２を、チャー溶融炉３へ戻し、そこで溶融スラグ化することで、飛灰を減容できる。また、飛灰に比べ重金属が溶出しにくくなる。
【００２６】
また、図２においては、シャフト炉型直接溶融炉１の羽口、チャー溶融炉３のバーナー１８及び改質炉４のノズル１７の位置で、それぞれ廃プラスチック２１ａ、２１ｂ、２１ｃを吹込む形態を示している。これは廃棄物の発熱量が低い場合や、改質炉ガスのカロリーアップのためであり、少なくとも前記３箇所のいずれか１箇所にて吹込む。なお、シャフト炉型直接溶融炉１の羽口から廃プラスチック２１ｃを吹込むことにより、コークス使用量を低減でき、かつ、廃棄物中の灰分が多く熱分解チャーの発熱量が低いときには、チャー溶融炉３へ廃プラスチック２１ａを吹き込むことで、炉温をチャー及び飛灰溶融温度に安定維持しやすくなる。
【００２７】
【実施例】
（参考例１）
図１に示す設備を用いて下記の条件で廃棄物を処理した。
［実施条件］
・廃棄物
低発熱量約２０００ｋｃａｌ／ｋｇで、可燃分約４５％、水分約４５％、空缶、空瓶、ガレキ等の不燃物約５％、塩素約０．５％である都市ゴミを、破砕せずにシャフト炉型直接溶融炉に装入し、処理量１００ｔ／Ｄで処理した。
・シャフト炉型直接溶融炉
酸素ガス２４０Ｎｍ３／ｈｒ、空気２７００Ｎｍ３／ｈｒを吹込み、発熱量７５００ｋｃａｌ／ｋｇのコークスを０．１Ｔ／ｈｒ、石灰石０．３Ｔ／ｈｒを装入して溶融温度１７００℃〜１８００℃で廃棄物を溶融処理した。この溶融処理により、溶融物４９０ｋｇ／ｈｒ、熱分解ガス７０００Ｎｍ３／ｈｒ、熱分解チャー１７０ｋｇ／ｈｒの生成物が得られた。後段のサイクロンにより熱分解チャーと熱分解ガスを分離し、熱分解チャーはチャー溶融炉に、熱分解ガスは改質炉へそれぞれ導入した。
・チャー溶融炉
酸素ガス５０Ｎｍ３／を吹込み、チャーを１４００℃でガス化して、発熱量１５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の可燃ガスを１２０Ｎｍ３／ｈｒ得た。この可燃ガスは次の改質炉へ導入した。
・改質炉
酸素６００Ｎｍ３／ｈｒを吹き込んで、８００℃、改質炉内のガス滞留時間２．１秒で、熱分解ガス中のタールを分解した。改質炉後のガスは、廃熱ボイラで蒸気を１Ｔ／ｈｒ回収して冷却後、ガス洗浄装置で飛灰、塩酸ガス等を除去して、温度３０℃、発熱量９８０ｋｃａｌ／Ｎｍ３の可燃ガス５９００Ｎｍ３／ｈｒを得た。
【００２８】
［結果］
シャフト炉型直接溶融炉における溶融物には飛灰の溶融物を含まないため、重金属の濃縮がなく、再資源化が容易である。即ち、溶融物は磁選によりスラグとメタルに分離し、スラグは土木・建設用材料として、メタルは重機のカウンターウェイト等に再利用した。
また、ゴミ発熱量の６２％が清浄な可燃ガスとして回収することができ、ガスタービン発電等のガス発電に利用できる他、ガスホルダに貯蔵し、例えばメタノール合成のようなケミカルリサイクル原料としても利用可能である。例えば、ガスタービン複合発電で効率４５％で電力に変換すれば、２８％の発電効率で電力を回収でき、既存のゴミ焼却炉の発電効率１０〜２０％に比べて高いエネルギー回収効率が得られる。
さらに、改質炉ガスを湿式洗浄処理した際に捕集された飛灰は、図２の如くチャー溶融炉に戻し、熱分解チャーと共に溶融処理すると、約１／２に減容できた。しかも、飛灰を溶融スラグ化することにより、減容化と共に飛灰中の重金属をスラグ中に封じ込めることが可能となった。
【００２９】
（実施例１）
廃棄物及びシャフト炉型直接溶融炉の条件は、参考例１と同じであるが、廃棄物とは別に下記の廃プラスチックをも吹込み材料とし、かつ、チャー溶融炉及び改質炉の条件を次のようにした。この例では図２に示す設備を用いた。
・廃プラスチック
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルを主成分とする発熱量１００００ｋｃａｌ／ｋｇの廃プラスチックを粒状にして、改質炉に４００ｋｇ／ｈｒで吹込んだ。
・チャー溶融炉
酸素ガス５０Ｎｍ３／ｈｒを吹込み、チャーを１４００℃でガス化して、発熱量１５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の可燃ガスを１２０Ｎｍ３／ｈｒ得た。この可燃ガスは、次の改質炉へ導入した。
・改質炉
酸素９５０Ｎｍ３／ｈｒを吹き込んで、８００℃、改質炉内のガス滞留時間２．１秒で、熱分解ガス中のタール分及び廃プラスチックを分解した。改質炉後のガスは、廃熱ボイラで蒸気を１Ｔ／ｈｒ回収して冷却後、ガス洗浄装置で飛灰、塩酸ガス等を除去して、温度３０℃、発熱量１３００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の可燃ガス７３００Ｎｍ３／ｈｒを得た。
【００３０】
［結果］
シャフト炉型直接溶融炉からの溶融物はスラグとメタルに分離し、スラグは土木・建設用材料として、メタルは重機のカウンターウェイト等に再利用した。
また、実施例１に比べガスカロリーが１Nm3 あたり３００kcalアップした可燃ガスを得ることができ、ガスタービン発電等のガス発電に利用できる他、ガスホルダーに貯蔵し、例えばメタノール合成のようなケミカルリサイクル原料としても利用可能である。
さらに、改質炉ガスを湿式洗浄処理した際に捕集された飛灰は、チャー溶融炉に戻し、熱分解チャーと共に溶融処理すると、約１／２に減容できた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、幅広いゴミ質の廃棄物について不燃物及び灰分を安定に溶融し減容及び再資源化することが可能となる。また、廃棄物の持つエネルギーを電力や可燃性ガスとして効率良く回収できる。加えて、溶融炉から発生していた取扱いの厄介な飛灰を、小型の溶融炉で溶融スラグ化することができ、その処理問題を解決した。さらにまた、シャフト炉型直接溶融炉の採用で、熱分解チャーの発生量が従来の方式に比較して激減することから、チャー溶融炉のコンパクト化が実現でき、設備面でのメリットも大きい。加えて、廃プラスチックを適宜溶融炉や改質炉へ吹込むことによって、廃プラスチックの有効利用と共に補助燃料として他の燃料の低減にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物処理方法のプロセスフロー説明図である。
【図２】本発明の廃棄物処理方法の別のプロセスフロー説明図である。
【符号の説明】
１：シャフト炉型直接溶融炉 ２：固気分離装置
３：チャー溶融炉 ４：改質炉
５：ガス冷却装置 ６：集塵装置
７：ガス発電装置 ８：ガスホルダー
９：排煙装置
１０，１４，１５：酸素または酸素富化空気
１１：空気 １２：スラグ、メタル
１３：廃棄物 １６：スラグ
１７：ノズル １８：バーナー
１９：熱分解ガス ２０：熱分解チャー
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ：廃プラスチック
２２：飛灰
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ゴミや産業廃棄物など可燃物及び不燃物から成る廃棄物の処理方法及び処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
我が国の廃棄物処理方法は、従来、ストーカ式処理炉や流動床処理炉により８００℃〜９００℃で処理した後、処理灰を埋立て処分する方法が用いられてきたが、近年、全国的な埋立地の窮迫を背景として、処理灰の減容化及び資源化が求められている。そこで、既存の処理炉の後段にプラズマアーク炉やバーナー燃焼炉等を設け、発生した処理灰を溶融し、スラグ化する処理灰処理方法が開発されているが、これらの方法は、いずれも電力、石油等の外部エネルギーを多量に必要とする欠点がある。
【０００３】
これらを解決した廃棄物処理方法として、例えば「環境施設」Ｎｏ．６５、８ぺ一ジ６行目に記載されているように、廃棄物を熱分解炉にて４００℃〜６００℃程度の低温で熱分解して廃棄物中の有機物を熱分解チャーと熱分解ガスにし、空缶等の不燃物を分離装置で分離した後、熱分解チャーおよび熱分解ガスを溶融炉にて空気を用いて１３００℃〜１４００℃程度の高温で完全燃焼して熱分解チャーに含まれる灰分を溶融し、溶融した灰分は排ガスと分離後、冷却、固化して水砕状のスラグとするガス化溶融方式が提案されている。ガス化溶融方式は、熱分解チャーや熱分解ガス中に含まれる炭素分を燃料として自己熱で灰分を溶融するため、外部エネルギー投入を大幅に削減できる。熱分解方法として、流動層式やキルン式が提案されている。さらに、廃棄物をエネルギー資源として有効利用するため、廃棄物発電が導入されつつあるが、通常、高温の燃焼排ガスをボイラで蒸気回収し、回収した蒸気を蒸気タービンに供給して電力を発生する蒸気タービン発電方式が採用されている。
【０００４】
また、ガス化溶融方式の改良型として、例えば、「月刊地球環境」１９９７年５月号、４３べ一ジ、３０行目に記載されているように、熱分解炉にてゴミ中の塩素分をチヤー中に固定して熱分解ガス中のＨＣｌ濃度を低下させ、熱分解炉の後段に、熱分解チャーを空気にて完全燃焼して灰分を溶融する溶融炉と、熱分解ガスを空気にて完全燃焼する燃焼炉をそれぞれ設け、発熱量の安定したチャーのみを溶融炉に導入して溶融炉の安定操業を図ると共に、過熱蒸気を主にＨＣｌの少ない燃焼炉排ガスから得ることによりボイラ腐食の緩和を狙った溶融炉−燃焼炉分離型のガス化溶融方式も提案されている。
【０００５】
しかしながら、これらのガス化溶融方式には、次のような問題がある。
▲１▼適用可能な廃棄物の範囲が狭い。
都市ゴミのように含水率が高く、かつ含水率変動が大きい廃棄物を処理した場合、熱分解ガスのカロリー変動が大きいため、溶融炉温度を１３００℃〜１４００℃に安定維持することは困難である。
▲２▼廃熱回収ボイラ腐食の問題
ゴミ中塩素分から生成するＨＣｌガス腐食、及び飛灰中アルカリ金属塩等による溶融塩腐食を避けるため、ボイラの回収蒸気温度を上げられず（４００℃以下）、発電効率も低くならざるを得ない（せいぜい２０％）。
▲３▼ダイオキシン再合成問題
ゴミ中塩素分と金属分からダイオキシン再合成触媒である金属塩化物（ＣｕＣｌ2 等）が生成され、ボイラでの廃熱回収時など排ガス温度が低下する際にダイオキシンが際合成されるおそれがある。
【０００６】
これに対し、例えば、「月刊地球環境」１９９７年５月号、４３べ一ジ、３０行目に記載されているように、熱分解炉にてゴミ中の塩素分をチヤー中に固定して熱分解ガス中のＨＣｌ濃度を低下させ、熱分解炉の後段に、熱分解チャーを空気にて完全燃焼して灰分を溶融する溶融炉と、熱分解ガスを空気にて完全燃焼する燃焼炉をそれぞれ設け、発熱量の安定したチャーのみを溶融炉に導入して溶融炉の安定操業を図ると共に、過熱蒸気を主にＨＣｌの少ない燃焼炉排ガスから得ることによりボイラ腐食の緩和を狙った溶融炉−燃焼炉分離型のガス化溶融方式も提案されている。しかしながら、この方法でも低カロリー廃棄物へは適用困難である。また、燃焼排ガス中にアルカリ金属塩等の腐食性ダストが存在することから、ボイラ腐食防止も困難である。さらに、ゴミ中金属からダイオキシン再合成触媒である金属塩化物（ＣｕＣｌ2 等）が生成されるため、ボイラで熱回収時にダイオキシンが再合成されるおそれがある。
【０００７】
本発明者らは、上述の問題点を解決するために種々検討した結果、幅広いゴミ質の廃棄物について安定に灰分を溶融して減容及び再資源化し、また、廃棄物のエネルギーを主に可燃ガスとして回収することにより、回収エネルギーの用途を増やすと共に高効率発電が可能な廃棄物処理方法を開発し、出願した（特願平１０−１００７３４号）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特願平１０−１００７３４号に係る発明は、廃棄物を熱分解するための熱分解炉の後段に廃棄物中の灰分を溶融するための溶融炉を設け、この溶融炉において発熱量が安定した熱分解チャーのみを酸素または酸素富化空気を用いて部分燃焼しガス化させることにより、空気で完全燃焼する場合に比べ溶融炉発生ガス量を大幅に減少させ、溶融炉温度維持のための投入エネルギーを削減し、灰溶融可能なゴミ質範囲の拡大及び可燃性ガスの生成を可能とする。また、溶融炉上部に溶融炉と一体型の熱分解ガス改質炉を設け、溶融炉ガスを溶融炉上部の改質炉に導入して熱分解ガスと混合させることにより、高温の溶融炉ガスの顕熱を熱分解ガス中タール分の改質に有効利用できる。更に、この発明では、廃棄物からのエネルギー回収方法が、廃棄物をガス化し、可燃性ガスとして回収する方法であるため、電力を主に湿式洗浄後の可燃性ガスによるガスタービン発電やガスエンジン発電にて得ることが可能であり、改質炉後ガスの顕熱をボイラで熱回収する際の回収蒸気温度が低くても高効率発電が可能となる利点もある。さらにまた、この発明では、改質炉ガスを１００℃以下程度に急冷することにより、ダイオキシン再合成を防止することができる。廃棄物からのエネルギー回収方法が主に可燃ガスとしての回収であることから、改質炉ガスの顕熱回収を行わなくとも廃棄物発電を行うことが可能である。
【０００９】
しかしながら、上記した先願ではほぼ狙いとする効果を奏することができたが、その後の本発明者らの研究によって改質炉後ガス中の飛灰の処理に課題が残ることが判明した。即ち、改質炉ガス中に含まれる飛灰（ダスト）は、排ガスに同伴して飛散するのを防止するため、後段に設置した集塵機で捕集する必要があるが、この飛灰には重金属が多く含まれ取扱いが厄介である。この飛灰を例えば溶融炉に戻して溶融処理しようとすると、溶融スラグ中に重金属が移行し、スラグの再利用が困難となることが懸念される。このためこのような飛灰は別途埋立処分する必要が生じるが、飛灰の埋立は重金属溶出の問題から管理型の埋立処分場で処分しなければならず、非常に面倒なこととなる。管理型の埋立処分場は、新規の用地確保が特に困難である点も、飛灰の埋立処分をより難しくしている。さらに、前段の熱分解炉から排出される不燃物にガレキ等の再利用困難なものが含まれ、これら再利用困難な不燃物については埋立処分しなければならない問題があることもわかった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、基本的には廃棄物の処理の前段部に、廃棄物の直接溶融方式の炉を採用することで、上述した面倒な飛灰の処理問題及び再利用困難な不燃物の処理問題を解決しうると共に、かつ、設備的にも有利な廃棄物の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、必要に応じ廃プラスチックの活用をも考慮したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明請求項１に係る廃棄物の処理方法は、可燃物及び不燃物から成る廃棄物をシャフト炉型直接溶融炉にて処理して熱分解チャーと熱分解ガスを生成すると共に不燃物及び灰分を溶融した後、前記熱分解チャーと前記熱分解ガスを分離し、前記分離後の熱分解チャーをチャー溶融炉にて酸素または酸素富化空気でガス化すると共にチャー中灰分を溶融させ、前記チャー溶融炉で発生したガスと前記分離後の熱分解ガスを、前記チャー溶融炉の上部に設けられてスロートを介して前記チャー溶融炉と一体型の改質炉で混合して前記分離後の熱分解ガス中に含まれるタール分を分解し、可燃性ガスを生成すると共に、前記改質炉にて生成する可燃性ガス中に含まれる飛灰を集塵し、該飛灰をチャー溶融炉へ導入して溶融処理することを特徴とする。
【００１２】
シャフト炉型直接溶融炉は、廃棄物中の全ての不燃物を溶融するため、低温で熱分解するガス化溶融方式では再利用が困難なガレキ等の不燃物についても、埋立処分せずに、リサイクル可能なスラグ及びメタルとすることができる。シャフト炉型直接溶融炉は、廃棄物が高温下で熱分解されるため可燃分のガス化割合が高い。また、灰溶融機能を有しているため、廃棄物中の灰分の大半は溶融スラグとなる。そのためチャー発生量は少量（従来の流動層式熱分解炉やキルン型熱分解炉等の廃棄物熱分解方式の数分の一程度）で、後段のチャー溶融炉はコンパクトで済む。
【００１３】
また、上記の本発明方法では、前記改質炉にて生成する可燃性ガス中に含まれる飛灰を集塵装置にて集塵して、該飛灰をチャー溶融炉へ導入して溶融処理する。これにより重金属を多く含む飛灰のみを、小型のチャー溶融炉で処理し、溶融スラグ化して１／２〜１／３に減容することが可能となる。
また、本発明の請求項２に係る処理方法では、前記シャフト炉型直接溶融炉に、石灰石を装入することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の請求項３に係る処理方法では、上記のシャフト炉型直接溶融炉、チャー溶融炉及び改質炉の少なくともいずれか一つの炉に廃プラスチックを吹込むことを特徴とする。発熱量の低い廃棄物を安定して処理する場合や、改質炉ガスのカロリーアップのために、廃プラスチックをシャフト炉型直接溶融炉、チャー溶融炉或いは改質炉のいずれかに、もしくは２つ以上の炉に装入することが望ましい。また、廃棄物中灰分が多く熱分解チャーの発熱量が低い場合は、主にチャー溶融炉へ装入することで、炉温をチャー及び飛灰溶融温度に安定維持し易くなる。さらに、廃プラスチックをシャフト炉型直接溶融炉の羽口から吹込むことにより、コークス使用量を低減する効果が期待できる。
【００１５】
次に、本発明請求項４に係る廃棄物の処理装置は、上記した本発明の処理方法を実施するに適した設備であり、可燃物及び不燃物から成る廃棄物を処理して熱分解チャーと熱分解ガスを生成するシャフト炉型直接溶融炉と、前記熱分解チャーと前記熱分解ガスを分離する固気分離装置と、前記分離された熱分解チャーを導入してガス化とチャー中灰分を溶融させるチャー溶融炉と、前記チャー溶融炉の上部に設けられてスロートを介して一体的に形成され前記分離された熱分解ガスと前記チャー溶融炉からのガスを混合して前記分離後の熱分解ガス中に含まれるタール分の分解と可燃性ガスの生成を行う改質炉と、前記改質炉からの可燃性ガスの集塵を行う集塵装置とからなり、前記集塵装置と前記チャー溶融炉とを接続して集塵後のガスのチャー溶融炉への導入を行うことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の廃棄物処理方法を実施するための設備の参考例を示すブロック図である。図１に示すように、廃棄物処理設備は、高温で廃棄物を処理するシャフト炉型直接溶融炉１と、該直接溶融炉１にて生成された熱分解チャーと熱分解ガスとを分離するためのサイクロン等の固気分離装置２と、該固気分離装置２に続き配置したチャー溶融炉３及び該チャー溶融炉３の上部に一体的に設けた改質炉４と、該改質炉４の後部に設けたガス冷却装置５と、該ガス冷却装置５に続き設けられ冷却ガス中の飛灰を捕集する集塵装置６と、該集塵装置６の後部に併設したガス発電装置７及びガスホルダー８と、ガス発電装置７に続き設置した排煙装置９とから構成される。
【００１７】
シャフト炉型直接溶融炉１は、炉中に破砕機で粉砕もしくは破砕せずにそのままの廃棄物１３とコークスを投入し、下部羽口より酸素または酸素富化空気１０と空気１１を吹き込んで燃焼させ、下部より不燃物の溶融の結果生じるスラグ及びメタル１２を排出し、上部より順次廃棄物・コークスを充填する形式のもので、大体１５００℃以上の高温に炉内を維持し、副生物として熱分解ガスと熱分解チャーを生成する。なお、シャフト炉型直接溶融炉１には、溶融スラグの流動性を良好にするために石灰石を装入するが、石灰石による脱塩反応（ＣａＣｌ2 化）により廃棄物中の塩素をチャー中に固定化できる。
【００１８】
チャー溶融炉３は、気流層炉の形式で側方にバーナー１８を設け、固気分離装置２から供給される熱分解チャー２０を酸素又は酸素富化空気１４でガス化する。この熱分解チャー２０は、シャフト炉型直接溶融炉１から熱分解ガスとともに排出され、固気分離装置２で捕集し、ホッパーを経由して窒素または空気で気流搬送して、酸化剤と共にチャー溶融炉３のバーナー１８に供給される。なお、チャー溶融炉３は、直接溶融炉１からのチャー発生量が少量であるため、小型のコンパクトな溶融炉とすることができる。
【００１９】
チャー溶融炉３の上部にはガス出口スロートがあり、スロートの上部にはチャー溶融炉３と一体型の改質炉４が設けられる。該改質炉４は、下部側方に固気分離装置２から供給される熱分解ガス１９と酸素又は酸素富化空気１５を吹き込むノズル１７を、上部にはガス出口を有する。
【００２０】
改質炉４では、高温のチャー溶融炉ガスとノズル１７から吹き込まれた熱分解ガス１９とを混合して、熱分解ガス中のタールを、熱分解ガス中のＨ2 Ｏと反応させてＣＯ、Ｈ2 を主とする可燃性ガスに分解する。熱分解ガス中のタール分をＣＯ、Ｈ2 を主とするガスに分解することにより、プロセス後段の冷却工程の際に生じるタール分の凝縮を回避し、タール付着による配管等の閉塞を防止すると共にタールの持つエネルギーが効率良く回収できる。この改質炉４の温度は８００℃以上の条件が必要であるが、改質炉の温度制御は、ノズル１７に酸素または酸素富化空気１５を吹き込んでガスの一部を燃焼して行う。
【００２１】
ガス冷却装置５は、改質炉４から排出されたガスを集塵可能な温度まで冷却するもので、例えば、水噴霧式冷却でガスを冷却するが、必要に応じてこの位置に廃熱回収ボイラを配設して、蒸気回収すると共にガス冷却を行うことも可能である。冷却されたガスは次のバグフィルタ等の集塵装置６に送られ、そこでダストを捕集される。
【００２２】
集塵装置６を経た清浄なガスは、ガスタービンやガスエンジン等のガス発電装置７に送られて電力を回収するか、もしくはガスホルダー８に一旦貯蔵して、適宜のケミカルリサイクルに活用することが可能である。最終的にガス発電装置７に使用されて排出されたガスは排煙装置９から排出される。
【００２３】
以下、図１に示す処理設備のプロセスフローを説明する。
シャフト炉型直接溶融炉１で高温で処理された廃棄物中の不燃物及び灰分は、スラグ、メタル１２として排出され、かつ、二次的に生成された熱分解ガスと熱分解チャーは、固気分離装置２で熱分解ガス１９と熱分解チャー２０に分離され、熱分解ガスは改質炉４に装入される。排出されたスラグ、メタルは、土木建設用資材や重量骨材等に利用される。一方、熱分解チャーはチャー溶融炉３で、酸素または酸素富化ガス１４とともにバーナー１８から吹き込まれ、１３００℃以上の高温で、熱分解チャー中の有機物をＣＯ，ＣＯ2 を主体とする高温の可燃性ガスにガス化するとともに、熱分解チャー中灰分を溶融する。熱分解チャーのみを酸素または酸素富化空気で部分燃焼することにより、低カロリーチャーでも自己熱で溶融炉温度を高温に維持可能となり、チャーからの可燃性ガス生成が可能となる。
【００２４】
チャー溶融炉３で発生した高温のガスはチャー溶融炉３の上部スロートから改質炉４に入る。熱分解チャー中の溶融した灰分は、スラグタップから水中に落下し、水砕状のスラグ１６になる。改質炉４では、高温の溶融炉ガスとノズル１７から吹き込まれた熱分解ガス１９と混合して、熱分解ガス中のタールを、熱分解ガス中のＨ2 Ｏと反応してＣＯ、Ｈ2 を主とする可燃性ガスに分解する。改質炉４から排出されたガスはガス冷却装置５で冷却され、集塵装置６でダストを捕集して清浄なガスを得、これをガス発電装置７或いはガスホルダー８に送る。
【００２５】
図２は本発明に係る廃棄物処理方法を実施するための処理設備例であり、飛灰の処理と廃プラスチックの吹込みを行うものである。図２において図１と同一符号は同一の装置或いは同一物体を示すため、その説明は省略する。集塵装置６で改質炉４からのガスを除塵して捕集した飛灰（ダスト）２２を、チャー溶融炉３へ戻し、そこで溶融スラグ化することで、飛灰を減容できる。また、飛灰に比べ重金属が溶出しにくくなる。
【００２６】
また、図２においては、シャフト炉型直接溶融炉１の羽口、チャー溶融炉３のバーナー１８及び改質炉４のノズル１７の位置で、それぞれ廃プラスチック２１ａ、２１ｂ、２１ｃを吹込む形態を示している。これは廃棄物の発熱量が低い場合や、改質炉ガスのカロリーアップのためであり、少なくとも前記３箇所のいずれか１箇所にて吹込む。なお、シャフト炉型直接溶融炉１の羽口から廃プラスチック２１ｃを吹込むことにより、コークス使用量を低減でき、かつ、廃棄物中の灰分が多く熱分解チャーの発熱量が低いときには、チャー溶融炉３へ廃プラスチック２１ａを吹き込むことで、炉温をチャー及び飛灰溶融温度に安定維持しやすくなる。
【００２７】
【実施例】
（参考例１）
図１に示す設備を用いて下記の条件で廃棄物を処理した。
［実施条件］
・廃棄物
低発熱量約２０００ｋｃａｌ／ｋｇで、可燃分約４５％、水分約４５％、空缶、空瓶、ガレキ等の不燃物約５％、塩素約０．５％である都市ゴミを、破砕せずにシャフト炉型直接溶融炉に装入し、処理量１００ｔ／Ｄで処理した。
・シャフト炉型直接溶融炉
酸素ガス２４０Ｎｍ３／ｈｒ、空気２７００Ｎｍ３／ｈｒを吹込み、発熱量７５００ｋｃａｌ／ｋｇのコークスを０．１Ｔ／ｈｒ、石灰石０．３Ｔ／ｈｒを装入して溶融温度１７００℃〜１８００℃で廃棄物を溶融処理した。この溶融処理により、溶融物４９０ｋｇ／ｈｒ、熱分解ガス７０００Ｎｍ３／ｈｒ、熱分解チャー１７０ｋｇ／ｈｒの生成物が得られた。後段のサイクロンにより熱分解チャーと熱分解ガスを分離し、熱分解チャーはチャー溶融炉に、熱分解ガスは改質炉へそれぞれ導入した。
・チャー溶融炉
酸素ガス５０Ｎｍ３／を吹込み、チャーを１４００℃でガス化して、発熱量１５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の可燃ガスを１２０Ｎｍ３／ｈｒ得た。この可燃ガスは次の改質炉へ導入した。
・改質炉
酸素６００Ｎｍ３／ｈｒを吹き込んで、８００℃、改質炉内のガス滞留時間２．１秒で、熱分解ガス中のタールを分解した。改質炉後のガスは、廃熱ボイラで蒸気を１Ｔ／ｈｒ回収して冷却後、ガス洗浄装置で飛灰、塩酸ガス等を除去して、温度３０℃、発熱量９８０ｋｃａｌ／Ｎｍ３の可燃ガス５９００Ｎｍ３／ｈｒを得た。
【００２８】
［結果］
シャフト炉型直接溶融炉における溶融物には飛灰の溶融物を含まないため、重金属の濃縮がなく、再資源化が容易である。即ち、溶融物は磁選によりスラグとメタルに分離し、スラグは土木・建設用材料として、メタルは重機のカウンターウェイト等に再利用した。
また、ゴミ発熱量の６２％が清浄な可燃ガスとして回収することができ、ガスタービン発電等のガス発電に利用できる他、ガスホルダに貯蔵し、例えばメタノール合成のようなケミカルリサイクル原料としても利用可能である。例えば、ガスタービン複合発電で効率４５％で電力に変換すれば、２８％の発電効率で電力を回収でき、既存のゴミ焼却炉の発電効率１０〜２０％に比べて高いエネルギー回収効率が得られる。
さらに、改質炉ガスを湿式洗浄処理した際に捕集された飛灰は、図２の如くチャー溶融炉に戻し、熱分解チャーと共に溶融処理すると、約１／２に減容できた。しかも、飛灰を溶融スラグ化することにより、減容化と共に飛灰中の重金属をスラグ中に封じ込めることが可能となった。
【００２９】
（実施例１）
廃棄物及びシャフト炉型直接溶融炉の条件は、参考例１と同じであるが、廃棄物とは別に下記の廃プラスチックをも吹込み材料とし、かつ、チャー溶融炉及び改質炉の条件を次のようにした。この例では図２に示す設備を用いた。
・廃プラスチック
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルを主成分とする発熱量１００００ｋｃａｌ／ｋｇの廃プラスチックを粒状にして、改質炉に４００ｋｇ／ｈｒで吹込んだ。
・チャー溶融炉
酸素ガス５０Ｎｍ３／ｈｒを吹込み、チャーを１４００℃でガス化して、発熱量１５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の可燃ガスを１２０Ｎｍ３／ｈｒ得た。この可燃ガスは、次の改質炉へ導入した。
・改質炉
酸素９５０Ｎｍ３／ｈｒを吹き込んで、８００℃、改質炉内のガス滞留時間２．１秒で、熱分解ガス中のタール分及び廃プラスチックを分解した。改質炉後のガスは、廃熱ボイラで蒸気を１Ｔ／ｈｒ回収して冷却後、ガス洗浄装置で飛灰、塩酸ガス等を除去して、温度３０℃、発熱量１３００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の可燃ガス７３００Ｎｍ３／ｈｒを得た。
【００３０】
［結果］
シャフト炉型直接溶融炉からの溶融物はスラグとメタルに分離し、スラグは土木・建設用材料として、メタルは重機のカウンターウェイト等に再利用した。
また、実施例１に比べガスカロリーが１Nm3 あたり３００kcalアップした可燃ガスを得ることができ、ガスタービン発電等のガス発電に利用できる他、ガスホルダーに貯蔵し、例えばメタノール合成のようなケミカルリサイクル原料としても利用可能である。
さらに、改質炉ガスを湿式洗浄処理した際に捕集された飛灰は、チャー溶融炉に戻し、熱分解チャーと共に溶融処理すると、約１／２に減容できた。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、幅広いゴミ質の廃棄物について不燃物及び灰分を安定に溶融し減容及び再資源化することが可能となる。また、廃棄物の持つエネルギーを電力や可燃性ガスとして効率良く回収できる。加えて、溶融炉から発生していた取扱いの厄介な飛灰を、小型の溶融炉で溶融スラグ化することができ、その処理問題を解決した。さらにまた、シャフト炉型直接溶融炉の採用で、熱分解チャーの発生量が従来の方式に比較して激減することから、チャー溶融炉のコンパクト化が実現でき、設備面でのメリットも大きい。加えて、廃プラスチックを適宜溶融炉や改質炉へ吹込むことによって、廃プラスチックの有効利用と共に補助燃料として他の燃料の低減にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃棄物処理方法のプロセスフロー説明図である。
【図２】本発明の廃棄物処理方法の別のプロセスフロー説明図である。
【符号の説明】
１：シャフト炉型直接溶融炉 ２：固気分離装置
３：チャー溶融炉 ４：改質炉
５：ガス冷却装置 ６：集塵装置
７：ガス発電装置 ８：ガスホルダー
９：排煙装置
１０，１４，１５：酸素または酸素富化空気
１１：空気 １２：スラグ、メタル
１３：廃棄物 １６：スラグ
１７：ノズル １８：バーナー
１９：熱分解ガス ２０：熱分解チャー
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ：廃プラスチック
２２：飛灰
Claims (4)
- 可燃物及び不燃物から成る廃棄物をシャフト炉型直接溶融炉にて処理して熱分解チャーと熱分解ガスを生成した後、前記熱分解チャーと前記熱分解ガスを分離し、前記分離後の熱分解チャーをチャー溶融炉にて酸素または酸素富化空気でガス化すると共にチャー中灰分を溶融させ、前記チャー溶融炉で発生したガスと前記分離後の熱分解ガスを、前記チャー溶融炉の上部に設けられてスロートを介して前記チャー溶融炉と一体型の改質炉で混合して前記分離後の熱分解ガス中に含まれるタール分を分解し、可燃性ガスを生成すると共に、前記改質炉にて生成する可燃性ガス中に含まれる飛灰を集塵し、該飛灰をチャー溶融炉へ導入して溶融処理することを特徴とする廃棄物の処理方法。
- 前記シャフト炉型直接溶融炉に、石灰石を装入することを特徴とする請求項１記載の廃棄物の処理方法。
- 前記シャフト炉型直接溶融炉、前記チャー溶融炉及び前記改質炉の少なくともいずれか一つの炉に廃プラスチックを吹込むことを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物の処理方法。
- 可燃物及び不燃物から成る廃棄物を処理して熱分解チャーと熱分解ガスを生成するシャフト炉型直接溶融炉と、前記熱分解チャーと前記熱分解ガスを分離する固気分離装置と、前記分離された熱分解チャーを導入してガス化とチャー中灰分を溶融させるチャー溶融炉と、前記チャー溶融炉の上部に設けられてスロートを介して一体的に形成され前記分離された熱分解ガスと前記チャー溶融炉からのガスを混合して前記分離後の熱分解ガス中に含まれるタール分の分解と可燃性ガスの生成を行う改質炉と、前記改質炉からの可燃性ガス中に含まれる飛灰の集塵を行う集塵装置とからなり、前記集塵装置と前記チャー溶融炉とを接続して集塵後の飛灰のチャー溶融炉への導入を行うことを特徴とする廃棄物の処理装置。
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