JP4113066B2 - 廃棄物ガス化燃焼システム - Google Patents

Description

本発明は、産業廃棄物や医療廃棄物、特に古タイヤなどを含む有機質系廃棄物を乾留して分解ガスを発生させ、そのガス中の有効成分を抽出したり、高温の分解ガスを熱源として蒸気加熱や乾燥などを行ったりするための廃棄物ガス化燃焼システムに関する。

近年、産業廃棄物のなかでも使用済みタイヤはその発生量が多く、年率約２０％の割合で増加している。このような古タイヤなどの廃棄物を安全に処理すると共にその発生した燃焼熱を有効利用できる技術の開発が望まれている。
従来、このような廃棄物処理を行うごみ焼却炉などのメンテナンス時には、焼却炉内に付着、残留したダストや灰を、作業員が焼却炉内に入って清掃したり、灰の掻き出し装置を用いたりして排出するのが一般的である。例えばこのような灰の掻き出し装置などに関連して以下のような技術のものが知られている。
特許文献１には、焼却炉の炉体内に堆積した灰等の掻き出し動作を行いながら下降する掻き出し手段を設けることによって、灰等の掻き出し対象が上から順に自動的に掻き出されるようにした焼却炉の掻き出し装置が記載されている。
特許文献２には、ごみ焼却炉の炉内壁面や火格子面に付着、堆積したダストや灰を除去する外部操作可能なダスト・灰除去装置を設け、該除去装置には、高圧空気噴出用ノズルや高圧蒸気噴出用ノズル、機械的掻き落し除去装置を適用したものが開示されている。
特開２０００−３４６３３６号公報 特開２００１−３５５８２４号公報

ところが、前記特許文献１に記載の炉底に堆積した灰を上から順に掻き出すようにした焼却炉では、掻き出し装置を炉体内で上下に動かすための充分な広さの開口部を炉体に形成させる必要があり、装置構成が複雑でコンパクトに構成することができず製造費用が嵩むために経済性に欠けるという課題があった。さらに、掻き出し装置が挿入される炉体の開口部と掻き出し手段によって掻き出される灰排出口とが同じであるので、灰を入れるピットや掻き出し装置とが干渉して充分な作業スペースを確保することが困難で作業効率が悪いという課題があった。
また、特許文献２に記載のものでは、前記と同様に炉体から掻き出される灰が掻き出し装置側に堆積して効率的なメンテナンスが妨げられる上に、ダスト灰除去装置を外部操作可能にするために装置が複雑化して、耐久性や保守点検の容易性に欠けるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するためになされたもので、炉体部分に作業用や装置稼働用のスペースを確保でき作業効率性に優れると共に、炉体周囲の装置配置や装置構成を単純化でき、耐久性やメンテナンス性、経済性に優れた廃棄物ガス化燃焼システムを提供することを目的とする。すなわち、タイヤやプラスチック、木材などの有機質系廃棄物を乾留缶の上部から供給し、前記乾留缶内を加熱し前記有機質系廃棄物を熱分解乾留して燃焼ガスを発生させる廃棄物ガス化燃焼システムであって、（ａ）前記乾留缶下部に開閉自在に設けられ、これに臨むように灰貯留用ピットが備えられた灰出口と、（ｂ）前記灰出口に対向して前記乾留缶下部に開口して設けられた着火口と、（ｃ）進退自在に取り付けられた灰掻出プレートを前記着火口から挿入して前記乾留缶底部に堆積した灰を前記灰出口に向けて押し出す灰排出装置と、を備え、前記乾留缶を複数配列して、前記乾留缶の前記着火口の手前側にそれぞれ配設された軌条を介して前記灰排出装置を走行自在に配置することもでき、これによって規模の大きい廃棄物ガス化燃焼システムを構成する場合に対応して、複数の乾留缶から排出される灰を一基又は数基の灰排出装置を用いて回収できるので、廃棄物ガス化燃焼システムにおける灰回収を効率的に管理することを特徴とする。

（１）本発明の廃棄物ガス化燃焼システムは、乾留缶下部に設けられた灰出口に対向して乾留缶下部に設けられた着火口に灰掻出プレートを挿入して、乾留缶底部に堆積した灰を前記灰出口に向けて押し出す灰排出装置を備えるので、炉体に灰掻出プレートを入れる開口部分に作業用や装置稼働用のスペースを容易に確保することができ、灰除去などのメンテナンス時における作業効率性に優れている。また、掻き出し装置やその配置構成を単純に構成することができるので、耐久性やメンテナンス性、経済性に優れた廃棄物ガス化燃焼システムを提供することができる。

しかも、前記乾留缶を複数配列して、前記乾留缶の前記着火口の手前側にそれぞれ配設された軌条を介して前記灰排出装置を走行自在に配置することもでき、これによって規模の大きい廃棄物ガス化燃焼システムを構成する場合に対応して、複数の乾留缶から排出される灰を一基又は数基の灰排出装置を用いて回収できるので、廃棄物ガス化燃焼システムにおける灰回収を効率的に管理することができる。

（２）本発明の廃棄物ガス化燃焼システムは、前記（１）において、灰出口から排出される灰に水を散布する水散布部を備えることもできるので、高温の燃焼灰による粉塵が周囲に飛散するのを防止して、廃棄物ガス化燃焼システムの稼働時やメンテナンス時における安全性や作業環境性を良好に維持させることができる。

（３）本発明の廃棄物ガス化燃焼システムは、前記（１）又は（２）において、前記乾留缶を支持する複数の支持柱部の一部又は全部に、前記乾留缶に一次燃焼用空気を供給する空気供給配管系を内蔵させるので、前記灰掻出プレートを前記着火口へ挿入する際の灰排出作業用スペースを容易に確保でき、廃棄物ガス化燃焼システムを効率的に稼働させてその生産性を高めることができる。

本発明の廃棄物ガス化燃焼システムは、乾留缶下部に設けられた灰出口に対向して乾留缶下部に設けられた着火口に灰掻出プレートを挿入して乾留缶底部に堆積した灰を前記灰出口に向けて押し出す灰排出装置を備えるので、炉体に灰掻出プレートを入れる開口部分に作業用や装置稼働用のスペースを容易に確保することができ、灰除去などのメンテナンス時における作業効率性に優れている。また、灰排出装置やその配置構成を単純に構成することができるので、耐久性やメンテナンス性、経済性に優れた廃棄物ガス化燃焼システムを提供することができる。

第１の発明は、タイヤやプラスチック、木材などの有機質系廃棄物を乾留缶の上部から供給し、燃焼バーナを介して前記乾留缶内を加熱し前記有機質系廃棄物を熱分解乾留して燃焼ガスを発生させる廃棄物ガス化燃焼システムであって、（ａ）前記乾留缶下部に開閉自在に設けられ、これに臨むように灰貯留用ピットが備えられた灰出口と、（ｂ）前記灰出口に対向して前記乾留缶下部に設けられた着火口と、（ｃ）進退自在に取り付けられた灰掻出プレートを前記着火口から挿入して前記乾留缶底部に堆積した灰を前記灰出口に向けて押し出す灰排出装置と、を備えた構成において、前記乾留缶を一直線状又は円周状などに複数配列して、前記乾留缶の前記着火口の手前側にそれぞれ配設された軌条を介して前記灰排出装置を走行自在に配置したものであり、規模の大きい廃棄物ガス化燃焼システムを構成する場合に対応して、複数の乾留缶から排出される灰を一基又は数基の灰排出装置を用いて回収でき、廃棄物ガス化燃焼システムにおける灰回収を効率的に管理することができる。

第２の発明は、前記灰貯留用ピットの上部に設けられ前記灰出口から排出される灰に水を散布する水散布部を備えるように構成したものであり、これによって、高温の灰を効率的に冷却すると共に粉塵が周囲に飛散しないようにして廃棄物ガス化燃焼システムの稼働時やメンテナンス時における安全性や作業環境性を良好に維持させることができる。

第３の発明は、前記乾留缶を支持する複数の支持柱部の一部又は全部に、前記乾留缶に一次燃焼用空気を供給する空気供給配管系を内蔵させ、前記灰掻出プレートを前記着火口へ挿入する際の灰排出作業用スペースを確保するようにしたのであり、灰排出作業用スペースを容易に確保して廃棄物ガス化燃焼システムを効率的に稼働させ、その生産性を高めることができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例に係る廃棄物ガス化燃焼システムの正面図であり、図２は同廃棄物ガス化燃焼システムの平面図である。
図１及び図２において、１０は本実施例に係る廃棄物ガス化燃焼システム、１１は古タイヤなどの有機質系廃棄物がその上部開口部から投入されて熱分解される乾留缶であり、複数基配設されている。１２は各乾留缶１１の下部に軌条１２ａ上を走行自在に配設された灰排出装置、１３は乾留缶１１で熱分解されたガスをガス導管１４を介して取り出し二次燃焼用バーナ１５で空気を吹き込んで燃焼させるための二次燃焼室、１６は二次燃焼室１３で燃焼された排ガスを冷却するための冷却塔、１７は冷却された排ガスを濾過処理するためのバグフィルタ、１８は冷却塔１６やバグフィルタ１７などに消石灰などの脱硫剤や吸着剤を供給するための消石灰・活性炭供給装置、１９はバグフィルタ１７などで無害化されたガスを外部に放出するための煙突部である。

一直線状に配列された複数の乾留缶１１はそれぞれ略円筒状に形成され、その上部の廃棄物投入口にホイストクレーン１１ａを介して吊り上げられ開口自在に覆設される蓋部１１ｂと、その下部壁に図示しない灰出口カバー部を介して開閉自在に配置され底部に堆積した灰を排出するための灰出口１１ｃ（図３を参照）と、同灰出口１１ｃに対向した下部壁に図示しない着火口カバー部を介して開閉自在に設けられ乾留缶内部に投入された古タイヤなどに着火するための着火口１１ｄと、灰出口１１ｃの下方に設けられ排出された灰を貯留するための灰貯留用ピット１１ｅと、乾留缶１１の四隅に立設された支持柱１１ｆと、一次燃焼用空気を乾留缶１１に供給するための一次燃焼用ファン１１ｇと、を備えている。
なお、本実施例では蓋部１１ｂはホイストクレーン１１ａで吊り上げて開閉させるようにしているが、ヒンジを介して蓋部１１ｂの周縁を乾留缶１１の周縁に取り付けて、この蓋部１１ｂを別途配設したアクチュエータ（図示せず）により所定角度で回動させて廃棄物投入口を自動開閉するように構成することもできる。
また、灰貯留用ピット１１ｅには冷却水散布部１１ｈが付設されており、乾留缶１１の灰出口１１ｃから排出される高温の燃焼灰に水を散布して冷却可能とし、燃焼灰による粉塵が周囲に飛散しないようにしている。なお、本実施例では冷却水散布部１１ｈを乾留缶１１から離隔して設けているが、乾留缶１１に直接取付けてもよい。
灰排出装置１２は各乾留缶１１の着火口１１ｄ前部を周回又は直線移動するように敷設された軌条１２ａを介して走行可能に配置され、着火口１１ｄ内に進退自在に挿入される灰掻出プレート１２ｂと同灰掻出プレート１２ｂを駆動させる電動モータや油圧モータなどのシリンダ収縮機構が搭載された台車部１２ｃとを有している。この台車部１２ｃには灰落とし作業時の安定を図るためのウェイト（図示せず）が搭載されている。１２ｄは先端に前記灰掻出プレート１２ｂを取付けた伸縮ロッドである。
灰掻出プレート１２ｂは、鋳鉄やステンレススチールなどの耐熱金属製であり、堆積した灰との当接面が平板状又は湾曲面状に形成されている。

以上のように構成された本実施例の廃棄物ガス化燃焼システム１０の灰処理工程について説明する。図３は廃棄物ガス化燃焼システム１０に適用される灰処理工程の説明図であり、図４は乾留缶１１に配置された灰排出装置１２の動作を示す模式平面図である。
まず、ホイストクレーン１１ａを操作して、蓋部１１ｂを吊り上げてその開口した廃棄物投入口に古タイヤなどの有機質系廃棄物を搭載したトラックの荷台を位置付け、荷台を傾けて廃棄物投入口に落とし込む。そして、この蓋部１１ｂを廃棄物投入口に吊り降ろして乾留缶１１内を密封した後、開口した着火口１１ｄから火種を入れて内部の有機質系廃棄物に着火する。こうして一次燃焼用ファン１１ｇを介して乾留缶１１内を加熱することにより、内部に収納された有機質系廃棄物を熱分解させると共に、ガス導管１４を介して有機質系廃棄物が分解もしくは部分分解された分解ガスを乾留缶１１から取り出す。排出された分解ガスは二次燃焼用バーナ１５で二次燃焼用空気と共に燃焼されて二次燃焼室１３に供給される。
こうして得られた高温の燃焼ガスが熱交換機や冷却塔１６、バグフィルタ１７などで処理され、固形分の除去処理や無害化処理がなされた後、緊急用煙突などを備えた煙突部１９から外部に放出されるようになっている。

このような有機質系廃棄物の乾留処理を継続して行うことにより、乾留缶１１の底部に有機質系廃棄物の燃焼灰が次第に堆積する。この燃焼灰の堆積量が所定レベルに達したときに、図４に示すように灰排出装置１２の台車部１２ｃを軌条１２ａ上で走行させて、その乾留缶１１の着火口１１ｄの前に位置付ける。なお、灰排出装置１２は、通常は軌条１２ａの端部に位置させて乾留作業の邪魔にならないようにしている。
次に、図３（ａ）に示すように着火口１１ｄ、及びその着火口に対向して配置された灰出口１１ｃを開放する。こうして、台車部１２ｃのシリンダ伸縮機構を作動させて灰掻出プレート１２ｂを伸長させる操作を行う。これによって、図３（ｂ）に示すように乾留缶１１の底部に堆積した燃焼灰が灰出口１１ｃからその手間側に設けられた灰貯留用ピット１１ｅに落とし込まれる。このとき、前記冷却水散布部１１ｈより水を散布して灰が飛散しないようにする。

また、灰掻出プレート１２ｂの伸長動作を１回で終えるのではなく、灰掻出プレート１２ｂが乾留缶１１内に位置した状態で台車部１２ｃを左右に移動させて伸長させることにより、広範囲の灰落とし作業が行える。また、灰排出装置１２による灰落とし作業時には、灰掻出プレート１２ｂを伸長させるときに受ける抵抗に負けないように、台車部１２ｃに図示しないアンカーを取付けて固定するとよい。

このような灰落とし操作を一直線上に配列された乾留缶１１毎に所定のタイミングで行うことにより、廃棄物ガス化燃焼システム１０を効率的かつ経済的に運営稼働させることができる。さらに、廃棄物ガス化燃焼システム１０は以下のような利点も有している。
１．廃棄物はその前処理が不要で乾留缶１１上部の廃棄物投入口から古タイヤ等は原形のまま乾留缶１１に装入する事ができるので、生産性に優れている。
２．廃棄物は古タイヤの部分燃焼によって熱分解乾溜されるので、燃焼容易な可燃ガスが得られ残留灰分は最小量で、そのまま再利用あるいは廃棄できる。
３．回収された可燃ガスは燃焼制御が容易であるので、爆発の危険がなく自動燃焼させることができ、安全性にも優れている。
４．燃焼ガスはバグフィルタ１７における濾過処理や石灰・活性炭供給装置による処理がなされて清浄化されるので、特殊な廃棄物処理以外は後処理を不要とすることができる。
５．高温の燃焼ガスは多くの用途（例えば、蒸気発生・加熱・乾燥）等に使用できるので、全体システムの省エネ化や効率化等を図ることができる。
６．プロセスと構成機器の構成が単純となるので、運転操作や保守点検等を安全かつ簡単にでき、操作性にも優れている。

次に、本実施例における一次燃焼用空気を供給する配管系について説明する。
図５は廃棄物ガス化燃焼システムに適用される配管系の正面図であり、図６は図５における矢視Ａ−Ａ断面図である。
図５において、２１は乾留缶１０を支持するようにその四隅に立設された各４本の支持柱であり、同支持柱２１はその一部が円筒状などに形成されその内部を配管系の一部として利用できる。すなわち、支持柱２１下部に分岐配管２３を連設し、この分岐配管２３を介して一次燃焼用ファン１１ｇから燃焼用空気が導入されるようにしている。こうして、支持柱２１内を流路として上昇した燃焼用空気が乾留缶１０上部側壁から乾留缶１０の内部に一次空気として吹き込まれ、古タイヤを含む有機質系廃棄物を部分燃焼させるようになっている。
本実施例に係る廃棄物ガス化燃焼システム１０は以上のように構成されているので、灰排出装置１２の灰掻出プレート１２ｂを着火口１１ｄへ挿入する際の灰排出作業用スペースを確保することができ、灰排出作業用スペースを容易に確保して廃棄物ガス化燃焼システム１０を効率的に稼働させ、その生産性を高めることができる。

本発明の廃棄物ガス化燃焼システムは、産業廃棄物や医療廃棄物などの処理に好適に適用でき、特に、古タイヤなどを含む有機質系廃棄物を乾留して分解ガスを発生させ、そのガス中の有効成分を抽出したり、高温の分解ガスを熱源として蒸気加熱や乾燥などを行ったりするための廃棄物ガス化燃焼システムに適用することができ、炉体部分に作業用や装置稼働用のスペースを確保して作業効率性に優れると共に、炉体周囲の装置配置や装置構成を単純化でき、耐久性やメンテナンス性、経済性に優れている。

本実施例に係る廃棄物ガス化燃焼システムの正面図である。 同廃棄物ガス化燃焼システムの平面図である。 廃棄物ガス化燃焼システムに適用される灰処理工程の説明図である。 乾留缶に配置された灰排出装置の動作を示す模式平面図である。 廃棄物ガス化燃焼システムに適用される配管系の正面図である。 図５における矢視Ａ−Ａ断面図である。

符号の説明

１０ 廃棄物ガス化燃焼システム
１１ 乾留缶
１１ａ ホイストクレーン
１１ｂ 蓋部
１１ｃ 灰出口
１１ｄ 着火口
１１ｅ 灰貯留用ピット
１１ｆ 支持柱
１１ｇ 一次燃焼用ファン
１１ｈ 冷却水散布部
１２ 灰排出装置
１２ａ 軌条
１２ｂ 灰掻出プレート
１２ｃ 台車部
１３ 二次燃焼室
１４ ガス導管
１５ 二次燃焼用バーナ
１６ 冷却塔
１７ バグフィルタ
１８ 消石灰・活性炭供給装置
１９ 煙突部
２１ 支持柱
２３ 分岐配管

Claims (3)

1. タイヤやプラスチック、木材などの有機質系廃棄物を乾留缶の上部から供給し、前記乾留缶内を加熱し前記有機質系廃棄物を熱分解乾留して燃焼ガスを発生させる廃棄物ガス化燃焼システムであって、
   （ａ）前記乾留缶下部に開閉自在に設けられ、これに臨むように灰貯留用ピットが備えられた灰出口と、（ｂ）前記灰出口に対向して前記乾留缶下部に開口して設けられた着火口と、（ｃ）進退自在に取り付けられた灰掻出プレートを前記着火口から挿入して前記乾留缶底部に堆積した灰を前記灰出口に向けて押し出す灰排出装置と、を備え、
   前記乾留缶を一直線状又は円周状などに複数配列して、前記乾留缶の前記着火口の手前側にそれぞれ配設された軌条を介して前記灰排出装置を走行自在に配置したことを特徴とする廃棄物ガス化燃焼システム。
2. 前記灰貯留用ピットの上部に設けられ前記灰出口から排出される灰に水を散布する散布部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物ガス化燃焼システム。
3. 前記乾留缶を支持する複数の支持柱部の一部又は全部に、前記乾留缶に一次燃焼用空気を供給する空気供給配管系を内蔵させ、前記灰掻出プレートを前記着火口へ挿入する際の灰排出作業用スペースを確保したことを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物ガス化燃焼システム。

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