JP4495353B2 - ごみガス化ガスからのエネルギー回収方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉（熱分解ガス化炉）から排出されるガスに含まれる可燃性ガス及び油分等の有するエネルギーを効率良く回収する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のごみガス化溶融装置の一例を示している。ごみ投入ホッパ１０から部分燃焼炉１２に投入されたごみは、低空気比で部分燃焼し、ごみガス化ガス（部分燃焼ガス）と、未燃固形分（未燃チャー）を含む未燃灰とに熱分解される。未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスは、部分燃焼炉１２からサイクロン１４に導入され、ごみガス化ガスと未燃固形分及び灰とに分離される。
サイクロン１４で分離されたごみガス化ガスは、再燃焼室１６で燃焼して廃熱ボイラ１８により熱回収される。廃熱ボイラ１８で発生させた蒸気で蒸気タービン２０を回転させることにより、発電機２２で発電が行われる。一方、サイクロン１４で分離された未燃固形分及び灰は、溶融炉２４に導入されて未燃固形分が燃焼するとともに、その燃焼熱により灰が溶融してスラグとなる。
なお、部分燃焼炉の出口にサイクロンを設けないで、部分燃焼炉からのガスをそのまま溶融炉に投入して燃焼・溶融処理するシステムもある。
【０００３】
また、従来のごみガス化溶融装置として、例えば、特許第３０４６２５５号公報には、ごみを流動床炉で部分燃焼させ、生成したガスをサイクロンで可燃ガスと未燃分等の固形分とに分離し、可燃ガスを燃焼させ蒸気を発生させて発電を行い、未燃分等の固形分を溶融炉で燃焼させてスラグ化するという構成が開示されている。
また、特許第３０５４５９５号公報には、ごみを流動床熱分解炉で部分燃焼させ、生成した熱分解ガスを高温集塵機に導入してカーボンやチャー等の粒子成分を除去した後、改質炉に供給してガス改質を行い、得られた改質ガスを発電等に利用し、熱分解炉の底部から取り出した熱分解残渣を高温集塵機で分離した粒子成分とともに旋回溶融炉で自燃させて溶融するという構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、図５に示すような従来のごみガス化溶融システムでは、部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを回転させることにより発電し、エネルギーを回収していた。
しかし、部分燃焼炉に投入されるごみの量や質は一定ではなく、部分燃焼炉からのごみガス化ガスの発熱量は常時変動するため、蒸気タービンを常に最適な条件で稼動させることは困難である。この場合、蒸気タービンを定格で運転して蒸気タービンによる発電量が一定となるようにするためには、部分燃焼炉へのごみの投入量を調整して、ごみガス化ガスの発熱量が変動しないようにする必要がある。
また、ごみガス化ガスからエネルギーを回収する方法としては、通常、ボイラと蒸気タービンと発電機との組み合せが用いられるが、蒸気タービンによる発電システムの熱効率は、ディーゼル機関等の他の原動機による発電システムに比べて低い。
【０００５】
また、上述の特許第３０４６２５５号公報や特許第３０５４５９５号公報に開示された技術についても、上記と同様な課題を有している。なお、特許第３０５４５９５号公報の技術では、熱分解炉で生成した熱分解ガスをセラミックフィルタ等の高温集塵機に通してカーボンやチャー等を分離しているが、これは、熱分解ガスを改質炉に供給する前に改質が困難なカーボンやチャー等を除去するためのものであって、熱分解炉で生成した熱分解ガスの全量を高温集塵機に導入する構成であり、上述した課題を解決するために、本発明の構成において高温集塵装置を用いるのとは技術的思想が全く異なっている。
【０００６】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスは蒸気タービンを定格で運転できるガス量とし、もう１系統のごみガス化ガス中に含まれる可燃成分は燃料とともにエンジン内で燃焼させることにより、ごみガス化ガスの発熱量が変動しても蒸気タービンを常に一定出力で運転でき、このため、蒸気タービンによる発電量が一定となり、また、エンジンに供給されるごみガス化ガスの量に応じて燃料を減少させて、発熱量の変動分はエンジン側で吸収することができ、常に一定の発電量を供給することが可能なごみガス化ガスからのエネルギー回収方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスで蒸気タービンによる発電を行い、もう１系統のごみガス化ガス中に含まれる可燃性ガス及びタール分・油分等の液体炭化水素を蒸気タービンよりも熱効率の高いエンジンで直接燃焼させて高効率な発電を行うことにより、ごみガス化ガス中に含まれる大部分の可燃成分から効率良くエネルギーを回収できる方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【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、本発明のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法は、ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを間接的に冷却し、この冷却されたごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うように構成されている（図１、図２参照）。
【０００８】
また、本発明の方法は、ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを冷却器に導入して間接的に冷却し、ガス中に含まれるタール分・油分のみを凝縮させて液体炭化水素として冷却器から取り出し、この液体炭化水素を燃料油と混合してエンジンに供給する燃料とし、冷却器からのごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを前記燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴としている（図１参照）。
【０００９】
上記の本発明の方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを冷却器に導入して間接的に冷却し、ガス中に含まれる水分及びタール分・油分を凝縮させドレンとして排出し、冷却器からのごみガス化ガスを空気と混合してエンジンの給気側に供給する場合もある（図２参照）。
また、これらの本発明の方法において、高温集塵装置で捕捉された固形分を溶融炉に導入して燃焼させることが好ましい（図１、図２参照）。
【００１０】
また、本発明の方法は、ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、冷却・集塵されたごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴としている（図３、図４参照）。
【００１１】
また、本発明の方法は、ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスをスクラバに導入して水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、スクラバからの排水を遠心分離機にかけて水分、タール分・油分及び固形分の３種類に分離し、タール分・油分を液体炭化水素として燃料油と混合してエンジンに供給する燃料とし、スクラバからのごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを前記燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴としている（図３参照）。
この場合、スクラバからの排水より分離された水の一部をスクラバに戻して再利用することができ、残りの水は、例えば、他の廃水とともに処理設備で処理される。
【００１２】
上記の本発明の方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスをスクラバに導入して水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、スクラバからの排水を水分及びタール分・油分を含むドレンと固形分との２種類に分離して、ドレンは系外に排出し、スクラバからのごみガス化ガスを空気と混合してエンジンの給気側に供給する場合もある（図４参照）。
また、これらの本発明の方法において、スクラバからの排水より分離された固形分を溶融炉に導入して燃焼させることが好ましい（図３、図４参照）。
【００１３】
また、これらの本発明の方法において、再燃焼室に供給するごみガス化ガスの量を発熱量が一定となるガス量とし、廃熱ボイラでの熱回収量及び発生蒸気量を一定とし、蒸気タービンによる発電量を一定値に保つとともに、残りのごみガス化ガス中に含まれる可燃成分をエンジン側に供給し、ごみガス化ガス中の可燃成分による発熱量の増加分に応じてエンジンに供給する燃料量を減少させ、エンジンによる発電量を一定値に保つようにすることが好ましい。
また、これらの本発明の方法において、エンジンからの排ガス中には未燃ガスやＮＯx等の有害ガスが含まれているので、エンジンから排出される排ガスを再燃焼室に供給し、既存のガス精製装置により排ガスを清浄化することが好ましい（図１〜図４参照）。
また、これらの本発明の方法において、エンジンとしては、蒸気タービンよりも熱効率が高く高効率な発電が可能となるレシプロエンジン（往復動機関）を用いることが好ましい。この場合、例えば、ディーゼルエンジンを用いることが好ましい。
【００１４】
本発明のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置は、ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管を高温集塵装置に接続し、高温集塵装置の後流側にガス冷却器を設け、ガス冷却器の後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスが高温集塵装置で固形分の除去が行われ、ガス冷却器で間接的に冷却されて凝縮したタール分・油分が液体炭化水素として取り出され、この液体炭化水素が燃料油と混合されてエンジンに供給する燃料とされ、ガス冷却器からのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、前記燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴としている（図１参照）。
【００１５】
また、本発明の装置は、ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管を高温集塵装置に接続し、高温集塵装置の後流側にガス冷却器を設け、ガス冷却器の後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスが高温集塵装置で固形分の除去が行われ、ガス冷却器で間接的に冷却されて凝縮した水分及びタール分・油分がドレンとして排出され、ガス冷却器からのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴としている（図２参照）。
これらの本発明の装置において、高温集塵装置で捕捉された固形分が排出される配管を溶融炉に接続し、固形分を溶融炉で燃焼させることが好ましい（図１、図２参照）。
【００１６】
また、本発明の装置は、ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管をスクラバに接続し、スクラバからの排水が排出される配管を遠心分離機に接続し、スクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスがスクラバで水により直接冷却されるとともに洗浄・集塵され、スクラバからの排水が遠心分離機に導入されて水分、タール分・油分及び固形分の３種類に分離され、分離されたタール分・油分が液体炭化水素として燃料油と混合されてエンジンに供給する燃料とされ、スクラバからのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、前記燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴としている（図３参照）。
この場合、遠心分離機で分離された水分が排出される配管を分岐し、この分岐配管をスクラバの水供給配管に接続するとともに、遠心分離機からの水分の配管を廃水処理設備に接続して、スクラバからの排水より分離された水の一部をスクラバに戻し、残りの水を他の廃水とともに処理することができる（図３参照）。
【００１７】
また、本発明の装置は、ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管をスクラバに接続し、スクラバからの排水が排出される配管を遠心分離機に接続し、スクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスがスクラバで水により直接冷却されるとともに洗浄・集塵され、スクラバからの排水が遠心分離機に導入されて水分及びタール分・油分を含むドレンと固形分との２種類に分離され、ドレンは系外に排出され、スクラバからのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴としている（図４参照）。
これらの本発明の装置において、遠心分離機で分離された固形分が排出される配管を溶融炉に接続して、固形分を溶融炉で燃焼させることが好ましい（図３、図４参照）。
【００１８】
また、これらの本発明の装置において、ガス冷却器又はスクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管に誘引送風機を設けるように構成することができる（図１〜図４参照）。
また、これらの本発明の装置において、エンジンからの排ガスが排出される排ガス導管をボイラの再燃焼室に接続して、エンジンから排出された排ガスを、再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラ、エコノマイザ、減温塔、集塵装置及び有害ガス除去装置で処理するような構成とすることが好ましい（図１〜図４参照）。
また、これらの本発明の装置において、エンジンをレシプロエンジンとすることが好ましい。この場合、例えば、エンジンをディーゼルエンジンとすることができる。
また、これらの本発明の装置において、部分燃焼炉を流動床式部分燃焼炉とし、溶融炉を旋回溶融炉とすることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
図１、図２は、本発明の実施の第１形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置を示している。１２は部分燃焼炉（熱分解ガス化炉）で、この部分燃焼炉１２のガス出口に固気分離器、例えば、サイクロン１４が接続されている。部分燃焼炉１２としては、一例として、流動床式の部分燃焼炉が用いられる。サイクロン１４の後流（上部）にはごみガス化ガス導管１５を介して再燃焼室１６及び廃熱ボイラ１８からなるボイラが接続されている。２０は蒸気タービン、２２は発電機である。ごみガス化ガス導管１５では、ごみガス化ガスの経路を２系統に分け、１系統は蒸気タービン側、もう１系統は分岐ごみガス化ガス導管４４等（後述）を介してエンジン側に接続している。
【００２０】
廃熱ボイラ１８には排ガス導管２３を介してエコノマイザ２６が接続され、このエコノマイザ２６に排ガス導管２８を介して減温塔３０が接続されている。減温塔３０としては、例えば、水を噴霧する型式のものが用いられる。減温塔３０には排ガス導管３２を介して集塵装置３４が接続され、この集塵装置３４に排ガス導管３６を介して有害ガス除去装置３８が接続されている。集塵装置３４としては、一例として、バグフィルタ、電気集塵機等が用いられ、有害ガス除去装置３８としては、一例として、バグフィルタ等が用いられ、排ガス導管３６には消石灰、生石灰等の薬剤が添加される。なお、排ガス導管３２又は／及び排ガス導管３６に活性炭等を添加する場合もある。有害ガス除去装置３８の後流には誘引送風機４０が設けられている。
【００２１】
また、サイクロン１４の下部には未燃固形分・灰搬送ライン４２を介して溶融炉２４が接続されている。溶融炉２４としては、例えば、旋回溶融炉が用いられる。その構成の一例について簡単に説明すると、旋回溶融炉は、未燃固形分及び灰、燃焼用空気、必要に応じて補助燃料を供給して予燃焼させる略鉛直方向に設けられた予燃焼部と、この予燃焼部が接線方向に連結された略円筒形の旋回溶融部と、この旋回溶融部の下面にスラグ流下口を介して連結されたスラグ冷却用の水タンクとからなっている。なお、図１では図示していないが、溶融炉２４から排出される排ガスは、再燃焼室１６又は廃熱ボイラ１８等に導入されるか、又は別系統で処理される。
【００２２】
サイクロン１４と再燃焼室１６とを接続するごみガス化ガス導管１５は、分岐ごみガス化ガス導管４４により分岐され、この分岐ごみガス化ガス導管４４等を介してサイクロン１４からのごみガス化ガスの一部がエンジン側（後述）に供給されるようになっている。分岐ごみガス化ガス導管４４は高温集塵装置４６と接続され、この高温集塵装置４６に分岐ごみガス化ガス導管４８を介してガス冷却器５０が接続されている。高温集塵装置４６としては、一例として、セラミックフィルタ等が用いられ、ガス冷却器５０としては、例えば、水で間接的に冷却する熱交換器等が用いられる。ガス冷却器５０の後流の分岐ごみガス化ガス導管５２は誘引送風機５６に接続され、誘引送風機５６後流の分岐ごみガス化ガス導管５８は過給機（図示略）に接続され、過給機に取り込まれた空気にごみガス化ガスが混合されて、加圧状態でエンジン６０の給気側に供給されるようになっている。エンジン６０としては、レシプロエンジンが用いられるが、ターボエンジン等の他のエンジンを用いることも可能である。６２は発電機である。なお、上述した過給機でごみガス化ガスが引き込まれるので、誘引送風機５６を省略できる場合もある。エンジン６０から排出される排ガスは、排ガス導管６４を介して再燃焼室１６に導入され、上述した既存のガス精製装置で清浄化される。
【００２３】
つぎに、図１、図２に示す装置の作用等について説明する。ごみ投入ホッパ１０から部分燃焼炉１２に投入されたごみは、低空気比（例えば、０．２〜０．３）で部分燃焼し、ごみガス化ガス（部分燃焼ガス）と、未燃固形分（未燃チャー）を含む未燃灰とに熱分解される。未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスは、部分燃焼炉１２からサイクロン１４に導入され、ごみガス化ガスと未燃固形分及び灰とに分離される。
このごみガス化ガスは、Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の可燃性ガス及び油分（常温、常圧で液体あるいは固体となる炭化水素）を含んでいるが、発熱量が常時変動するという特性を有している。そこで、蒸気タービン２０による発電量を一定に保つために、ごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスは蒸気タービン２０を定格で運転できるガス量とし、もう１系統の変動分のごみガス化ガス中に含まれる可燃成分（可燃性ガス及び油分等）は燃料油とともにエンジン６０内で燃焼させるようにする。例えば、部分燃焼炉１２で発生したガス量の７割程度を一定の発熱量となるように再燃焼室１６に導入し、残りの３割程度をエンジン６０側に導入する。エンジン６０に導入するガス量が少ないのは、ガス量が多くなると大型のエンジンが必要になるからである。
【００２４】
サイクロン１４で分離されたごみガス化ガスのうち所定のガス量が再燃焼室１６に導入され、再燃焼室１６で燃焼して廃熱ボイラ１８により熱回収される。廃熱ボイラ１８で発生させた蒸気で蒸気タービン２０を回転させることにより、発電機２２で発電が行われる。この場合、ボイラでの発熱量は常に一定であり、蒸気タービンを一定出力で運転できるので、蒸気タービンによる発電量を一定値に保つことができる。
【００２５】
廃熱ボイラ１８からの排ガスは、エコノマイザ２６に導入され空気を予熱するとともに水を加熱してガス温度が下げられる。エコノマイザ２６からの予熱空気は溶融炉２４又は／及び部分燃焼炉１２に供給され、エコノマイザ２６からの温水は廃熱ボイラ１８に供給される。エコノマイザ２６からの排ガスは減温塔３０に導入され冷却される。減温塔３０で冷却された排ガスは集塵装置３４に導入され、排ガス中のダイオキシン類を含む飛灰、ダスト等が除去される。集塵装置３４からの排ガスは、排ガス導管３６で消石灰、生石灰等の薬剤が添加された後、有害ガス除去装置３８に導入され、排ガス中の塩化水素・硫黄酸化物等の酸性ガス成分が除去される。有害ガス除去装置３８からの清浄化された排ガスは、誘引送風機４０を経由して煙突６６から系外に排出される。
一方、サイクロン１４で分離された未燃固形分及び灰は、溶融炉２４に導入されて未燃固形分が燃焼するとともに、その燃焼熱により灰が溶融してスラグとなる。
【００２６】
サイクロン１４で分離されたごみガス化ガスのうち残りのガス量が所定の前処理を経てエンジン６０に導入される。まず、この前処理について説明する。
分岐ごみガス化ガス導管４４で分岐されたごみガス化ガスは、例えば、５００〜６００℃程度の温度で高温集塵装置４６に導入され、ここでカーボンを含む灰、砂等の固形分が取り除かれる。高温集塵装置４６を通って固形分が除去されたガスは、ガス冷却器５０に導入され、ここで間接的に冷却される。なお、高温集塵装置４６で集塵された灰、砂等の固形分は溶融炉２４に送られ燃焼される。
ここで、ガス冷却器５０に導入されるガスを、例えば、２００〜１５０℃程度まで冷却する場合は、ガス中に多量に含まれる水分は凝縮せず、図１に示すように、ガス中に含まれるタール分・油分（例えば、炭素数で９以上の炭化水素）のみが凝縮し、液体炭化水素としてガス冷却器５０から取り出すことができる。このように、図１は、分岐したごみガス化ガスを前処理するだけでなく、ガス中に含まれる液体炭化水素（常温・常圧）をも分離・回収するシステムであり、回収された液体炭化水素は燃料タンク６８に供給され燃料油と混合されてエンジン６０で使用する燃料として有効利用される。７０は燃料ポンプ、７２はフィルタである。
【００２７】
また、ガス冷却器５０に導入されるガスを、１００℃未満の低温に冷却する場合もあり、このときは、図２に示すように、ガス中に含まれる水分及びタール分・油分が凝縮するので、通常はドレンとして排出される。なお、水分とタール分・油分とを遠心分離等により分離できる構成とすれば、図１の場合と同様にタール分・油分を燃料油と混合して利用することが可能である。
上述した図１又は図２に示すような前処理が行われたごみガス化ガスは、誘引送風機５６を経由して、空気と混合された後、エンジン６０の給気側に供給される。
エンジン６０の吸入空気に混合されたごみガス化ガスは、燃料（図１の場合はガスから回収した液体炭化水素を含む）とともにエンジン６０内で直接燃焼し、エンジン６０が稼動して発電機６２で発電が行われる。ごみガス化ガスは、Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の可燃性ガスの濃度が低く、ごみガス化ガスのみではエンジン内で燃焼し難いが、通常は燃料で燃焼しているエンジンに燃料とともに供給することにより、ごみガス化ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させることができ、エネルギーを有効に回収することができる。これに加えて、図１の場合は、ごみガス化ガスに含まれるタール分・油分等の液体炭化水素も燃料油としてエンジンに供給することができ、ごみガス化ガスに含まれる大部分の可燃成分から効率良くエネルギーを回収できる。
【００２８】
この場合、エンジン６０にごみガス化ガスが供給されると、その発熱量の増加分に応じてエンジン６０に供給する燃料量を減少させて、ごみガス化ガスの発熱量に相当する主燃料消費量を低減させるとともに、常に一定の発電量を保つようにする。特に、エンジン６０には、発熱量が変動するごみガス化ガスが供給されるので、ごみガス化ガスを燃焼させるエンジン６０としては、比較的応答性の良いレシプロエンジンを用いることが好ましい。レシプロエンジンとしては、例えば、重油や軽油を燃料とするディーゼルエンジン、その他のガソリンやガスを燃料とするエンジンが用いられる。これにより、ごみガス化ガスの発熱量が変動してもエンジン６０の出力（回転数）を一定に保つことができ、変動分はエンジン側で吸収することができる。また、レシプロエンジン等のエンジン６０は、蒸気タービン２０による発電量を補うとともに、蒸気タービン２０よりも熱効率が高く、高効率な発電が可能である。
また、エンジン６０から排出される排ガスの後処理としては、エンジンからの排ガス中には未燃ガスやＮＯx等の有害ガスが含まれているので、排ガスは再燃焼室１６に導入され、上述した既存のガス精製装置により清浄化される。
【００２９】
一例として、既設のごみガス化溶融システムに追加するディーゼルエンジンの仕様について簡単に記載する。
定格出力 ：３０００PS
空気量 ：５kg／PSh（１５０００kg／h）
全ごみ量 ：４１７５kg／h（１００ton／day）
ごみガス化ガス全量：５０００Nm3／h
エンジンへ供給するガス量：１０００Nm3／h（例えば、２０％をエンジンへ供給した場合）
同上発熱量 ：１００００００kcal／h
Ａ重油量 ：４８０００００kcal／h（定格出力時）
この場合、ディーゼルエンジンにごみガス化ガスを供給することで、１００００００kcal／hの発熱量が得られるため、主燃料であるＡ重油の消費量が３８０００００kcal／hに減少し、かつ定格出力での運転が可能となる。また、図１の場合は、ごみガス化ガスに含まれる液体炭化水素も回収し燃料油の一部として利用するので、主燃料であるＡ重油の消費量をさらに減少させることが可能である
。
【００３０】
図３、図４は、本発明の実施の第２形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、分岐したごみガス化ガスを水で直接的に冷却するとともに洗浄・集塵を行うものである。
サイクロン１４と再燃焼室１６とを接続するごみガス化ガス導管１５は、分岐ごみガス化ガス導管４４により分岐され、この分岐ごみガス化ガス導管４４等を介してサイクロン１４からのごみガス化ガスの一部がエンジン６０側に供給されるようになっている。分岐ごみガス化ガス導管４４はスクラバ７４に接続されており、スクラバ７４の後流の分岐ごみガス化ガス導管５２が誘引送風機５６に接続され、誘引送風機５６後流の分岐ごみガス化ガス導管５８は過給機（図示略）に接続され、過給機に取り込まれた空気にごみガス化ガスが混合されて、加圧状態でエンジン６０の給気側に供給されるようになっている。エンジン６０から排出される排ガスは、排ガス導管６４を介して再燃焼室１６に導入され、既存のガス精製装置で清浄化される。なお、本実施の形態では、一例として、スクラバを使用してガスを直接的に冷却・集塵しているが、ガスを直接的に水で冷却するとともに洗浄集塵する装置であれば、装置の形式等は問わない。
【００３１】
つぎに、上記の構成における作用等について説明する。分岐ごみガス化ガス導管４４で分岐されたごみガス化ガスはスクラバ７４に導入され、スクラバ７４で水により直接的に冷却される。ごみガス化ガスを水で直接的に冷却することにより、ガス中に含まれるタール分・油分（例えば、炭素数で９以上の炭化水素）、水分、固形分は水で洗い落とされ、スクラバ７４の排水として排出される。スクラバ７４からの排水を遠心分離等により、水分、タール分・油分、固形分の３つに分離することができれば、タール分・油分を液体炭化水素（常温・常圧）として取り出し、実施の第１形態における図１の場合と同様に、燃料油と混合してエンジン６０で使用する燃料として有効利用することができる。
図３は、スクラバ７４からの排水を遠心分離機７６にかけて、水分、タール分・油分、固形分の３つに分離するシステムである。図３に示すように、遠心分離機７６で分離された水分、タール分・油分、固形分のうち、水の一部は水供給配管７８に導入することでスクラバ７４へ戻して再利用され、残りの水は他の廃水とともに廃水処理設備８０で処理される。タール分・油分は液体炭化水素（常温・常圧）として回収され、燃料タンク６８に供給されて燃料油と混合されエンジン６０で使用する燃料として有効利用される。固形分はカーボンを含む灰、砂等が中心であることから、溶融炉２４に送られ燃焼される。
また、図４に示すように、スクラバ７４からの排水を分離機８２にかけて、水分及びタール分・油分と固形分との２つに分離するシステムも考えられ、この場合は、水分及びタール分・油分はドレンとして排出される。
【００３２】
スクラバ７４で冷却・洗浄集塵されたごみガス化ガスは、誘引送風機５６を経由して、空気と混合された後、エンジン６０の給気側に供給される。
エンジン６０の吸入空気に混合されたごみガス化ガスは、燃料（図３の場合はガスから回収した液体炭化水素を含む）とともにエンジン６０内で直接燃焼し、エンジン６０が稼動して発電機６２で発電が行われる。通常は燃料で燃焼しているエンジンにごみガス化ガスを燃料とともに供給することにより、ごみガス化ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させることができ、エネルギーを有効に回収することができる。これに加えて、図３の場合は、ごみガス化ガスに含まれるタール分・油分等の液体炭化水素も燃料油としてエンジンに供給することができ、ごみガス化ガスに含まれる大部分の可燃成分から効率良くエネルギーを回収できる。
他の構成及び作用等は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスは発熱量一定で蒸気タービンを定格で運転できるガス量とし、もう１系統のごみガス化ガスに含まれる可燃成分は燃料とともにエンジン内で燃焼させることにより、ごみガス化ガスの発熱量が変動しても蒸気タービンを常に一定出力で運転でき、蒸気タービンによる発電量を一定値に保つことができる。
（２） ごみガス化ガスの一部を空気と混合してエンジンに供給する際に、ごみガス化ガスによる発熱量の増加分に応じてエンジンに供給する燃料量を減少させることにより、ごみガス化ガスの発熱量に相当する主燃料消費量が低減され、また、ごみガス化ガスの発熱量が変動しても、変動分はエンジン側で吸収することができ、常に一定の発電量を供給することが可能である。
（３） 特に、ごみガス化ガスを燃焼させるエンジンとして、比較的応答性の良いレシプロエンジンを用いる場合は、ごみガス化ガスの発熱量が変動しても、変動分はエンジン側で速やかに吸収でき、常に一定の発電量を供給することができる。
（４） ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスの一部を空気と混合しエンジンで燃焼させるとともに、ごみガス化ガス中に含まれる油分・タール分等の液体炭化水素を分離・回収して燃料油と混合しエンジンに供給することにより、部分燃焼炉からのごみガス化ガス中に含まれる大部分の可燃成分から効率良くエネルギーを回収することができる。
（５） 部分燃焼炉からのごみガス化ガス中に含まれる油分・タール分等の液体炭化水素を分離・回収し、エンジン内で燃料として燃焼させることにより、エンジンの主たる燃料油の消費量を減少させることができる。
（６） ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスで蒸気タービンによる発電を行い、もう１系統のごみガス化ガスを蒸気タービンよりも熱効率の高いエンジン（レシプロエンジン等）で直接燃焼させて高効率な発電を行うことにより、ごみガス化ガスから効率良くエネルギーを回収することができる。
（７） 本発明の方法及び装置で、ごみのガス化溶融システムに必要な電力を賄うことができ、必要な場合には売電も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置の一例を示す系統的概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置の他の例を示す系統的概略構成説明図である。
【図３】本発明の実施の第２形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置の一例を示す系統的概略構成説明図である。
【図４】本発明の実施の第２形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置の他の例を示す系統的概略構成説明図である。
【図５】従来のごみガス化溶融装置の一例を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ ごみ投入ホッパ
１２ 部分燃焼炉
１４ サイクロン
１５ ごみガス化ガス導管
１６ 再燃焼室
１８ 廃熱ボイラ
２０ 蒸気タービン
２２、６２ 発電機
２３、２８、３２、３６、６４ 排ガス導管
２４ 溶融炉
２６ エコノマイザ
３０ 減温塔
３４ 集塵装置
３８ 有害ガス除去装置
４０、５６ 誘引送風機
４２ 未燃固形分・灰搬送ライン
４４、４８、５２、５８ 分岐ごみガス化ガス導管
４６ 高温集塵装置
５０ ガス冷却器
６０ エンジン
６６ 煙突
６８ 燃料タンク
７０ 燃料ポンプ
７２ フィルタ
７４ スクラバ
７６ 遠心分離機
７８ 水供給配管
８０ 廃水処理設備
８２ 分離機
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉（熱分解ガス化炉）から排出されるガスに含まれる可燃性ガス及び油分等の有するエネルギーを効率良く回収する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のごみガス化溶融装置の一例を示している。ごみ投入ホッパ１０から部分燃焼炉１２に投入されたごみは、低空気比で部分燃焼し、ごみガス化ガス（部分燃焼ガス）と、未燃固形分（未燃チャー）を含む未燃灰とに熱分解される。未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスは、部分燃焼炉１２からサイクロン１４に導入され、ごみガス化ガスと未燃固形分及び灰とに分離される。
サイクロン１４で分離されたごみガス化ガスは、再燃焼室１６で燃焼して廃熱ボイラ１８により熱回収される。廃熱ボイラ１８で発生させた蒸気で蒸気タービン２０を回転させることにより、発電機２２で発電が行われる。一方、サイクロン１４で分離された未燃固形分及び灰は、溶融炉２４に導入されて未燃固形分が燃焼するとともに、その燃焼熱により灰が溶融してスラグとなる。
なお、部分燃焼炉の出口にサイクロンを設けないで、部分燃焼炉からのガスをそのまま溶融炉に投入して燃焼・溶融処理するシステムもある。
【０００３】
また、従来のごみガス化溶融装置として、例えば、特許第３０４６２５５号公報には、ごみを流動床炉で部分燃焼させ、生成したガスをサイクロンで可燃ガスと未燃分等の固形分とに分離し、可燃ガスを燃焼させ蒸気を発生させて発電を行い、未燃分等の固形分を溶融炉で燃焼させてスラグ化するという構成が開示されている。
また、特許第３０５４５９５号公報には、ごみを流動床熱分解炉で部分燃焼させ、生成した熱分解ガスを高温集塵機に導入してカーボンやチャー等の粒子成分を除去した後、改質炉に供給してガス改質を行い、得られた改質ガスを発電等に利用し、熱分解炉の底部から取り出した熱分解残渣を高温集塵機で分離した粒子成分とともに旋回溶融炉で自燃させて溶融するという構成が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、図５に示すような従来のごみガス化溶融システムでは、部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを回転させることにより発電し、エネルギーを回収していた。
しかし、部分燃焼炉に投入されるごみの量や質は一定ではなく、部分燃焼炉からのごみガス化ガスの発熱量は常時変動するため、蒸気タービンを常に最適な条件で稼動させることは困難である。この場合、蒸気タービンを定格で運転して蒸気タービンによる発電量が一定となるようにするためには、部分燃焼炉へのごみの投入量を調整して、ごみガス化ガスの発熱量が変動しないようにする必要がある。
また、ごみガス化ガスからエネルギーを回収する方法としては、通常、ボイラと蒸気タービンと発電機との組み合せが用いられるが、蒸気タービンによる発電システムの熱効率は、ディーゼル機関等の他の原動機による発電システムに比べて低い。
【０００５】
また、上述の特許第３０４６２５５号公報や特許第３０５４５９５号公報に開示された技術についても、上記と同様な課題を有している。なお、特許第３０５４５９５号公報の技術では、熱分解炉で生成した熱分解ガスをセラミックフィルタ等の高温集塵機に通してカーボンやチャー等を分離しているが、これは、熱分解ガスを改質炉に供給する前に改質が困難なカーボンやチャー等を除去するためのものであって、熱分解炉で生成した熱分解ガスの全量を高温集塵機に導入する構成であり、上述した課題を解決するために、本発明の構成において高温集塵装置を用いるのとは技術的思想が全く異なっている。
【０００６】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスは蒸気タービンを定格で運転できるガス量とし、もう１系統のごみガス化ガス中に含まれる可燃成分は燃料とともにエンジン内で燃焼させることにより、ごみガス化ガスの発熱量が変動しても蒸気タービンを常に一定出力で運転でき、このため、蒸気タービンによる発電量が一定となり、また、エンジンに供給されるごみガス化ガスの量に応じて燃料を減少させて、発熱量の変動分はエンジン側で吸収することができ、常に一定の発電量を供給することが可能なごみガス化ガスからのエネルギー回収方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスで蒸気タービンによる発電を行い、もう１系統のごみガス化ガス中に含まれる可燃性ガス及びタール分・油分等の液体炭化水素を蒸気タービンよりも熱効率の高いエンジンで直接燃焼させて高効率な発電を行うことにより、ごみガス化ガス中に含まれる大部分の可燃成分から効率良くエネルギーを回収できる方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【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、本発明のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法は、ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを間接的に冷却し、この冷却されたごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うように構成されている（図１、図２参照）。
【０００８】
また、本発明の方法は、ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを冷却器に導入して間接的に冷却し、ガス中に含まれるタール分・油分のみを凝縮させて液体炭化水素として冷却器から取り出し、この液体炭化水素を燃料油と混合してエンジンに供給する燃料とし、冷却器からのごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを前記燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴としている（図１参照）。
【０００９】
上記の本発明の方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを冷却器に導入して間接的に冷却し、ガス中に含まれる水分及びタール分・油分を凝縮させドレンとして排出し、冷却器からのごみガス化ガスを空気と混合してエンジンの給気側に供給する場合もある（図２参照）。
また、これらの本発明の方法において、高温集塵装置で捕捉された固形分を溶融炉に導入して燃焼させることが好ましい（図１、図２参照）。
【００１０】
また、本発明の方法は、ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、冷却・集塵されたごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴としている（図３、図４参照）。
【００１１】
また、本発明の方法は、ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスをスクラバに導入して水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、スクラバからの排水を遠心分離機にかけて水分、タール分・油分及び固形分の３種類に分離し、タール分・油分を液体炭化水素として燃料油と混合してエンジンに供給する燃料とし、スクラバからのごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを前記燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴としている（図３参照）。
この場合、スクラバからの排水より分離された水の一部をスクラバに戻して再利用することができ、残りの水は、例えば、他の廃水とともに処理設備で処理される。
【００１２】
上記の本発明の方法において、部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスをスクラバに導入して水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、スクラバからの排水を水分及びタール分・油分を含むドレンと固形分との２種類に分離して、ドレンは系外に排出し、スクラバからのごみガス化ガスを空気と混合してエンジンの給気側に供給する場合もある（図４参照）。
また、これらの本発明の方法において、スクラバからの排水より分離された固形分を溶融炉に導入して燃焼させることが好ましい（図３、図４参照）。
【００１３】
また、これらの本発明の方法において、再燃焼室に供給するごみガス化ガスの量を発熱量が一定となるガス量とし、廃熱ボイラでの熱回収量及び発生蒸気量を一定とし、蒸気タービンによる発電量を一定値に保つとともに、残りのごみガス化ガス中に含まれる可燃成分をエンジン側に供給し、ごみガス化ガス中の可燃成分による発熱量の増加分に応じてエンジンに供給する燃料量を減少させ、エンジンによる発電量を一定値に保つようにすることが好ましい。
また、これらの本発明の方法において、エンジンからの排ガス中には未燃ガスやＮＯx等の有害ガスが含まれているので、エンジンから排出される排ガスを再燃焼室に供給し、既存のガス精製装置により排ガスを清浄化することが好ましい（図１〜図４参照）。
また、これらの本発明の方法において、エンジンとしては、蒸気タービンよりも熱効率が高く高効率な発電が可能となるレシプロエンジン（往復動機関）を用いることが好ましい。この場合、例えば、ディーゼルエンジンを用いることが好ましい。
【００１４】
本発明のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置は、ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管を高温集塵装置に接続し、高温集塵装置の後流側にガス冷却器を設け、ガス冷却器の後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスが高温集塵装置で固形分の除去が行われ、ガス冷却器で間接的に冷却されて凝縮したタール分・油分が液体炭化水素として取り出され、この液体炭化水素が燃料油と混合されてエンジンに供給する燃料とされ、ガス冷却器からのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、前記燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴としている（図１参照）。
【００１５】
また、本発明の装置は、ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管を高温集塵装置に接続し、高温集塵装置の後流側にガス冷却器を設け、ガス冷却器の後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスが高温集塵装置で固形分の除去が行われ、ガス冷却器で間接的に冷却されて凝縮した水分及びタール分・油分がドレンとして排出され、ガス冷却器からのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴としている（図２参照）。
これらの本発明の装置において、高温集塵装置で捕捉された固形分が排出される配管を溶融炉に接続し、固形分を溶融炉で燃焼させることが好ましい（図１、図２参照）。
【００１６】
また、本発明の装置は、ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管をスクラバに接続し、スクラバからの排水が排出される配管を遠心分離機に接続し、スクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスがスクラバで水により直接冷却されるとともに洗浄・集塵され、スクラバからの排水が遠心分離機に導入されて水分、タール分・油分及び固形分の３種類に分離され、分離されたタール分・油分が液体炭化水素として燃料油と混合されてエンジンに供給する燃料とされ、スクラバからのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、前記燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴としている（図３参照）。
この場合、遠心分離機で分離された水分が排出される配管を分岐し、この分岐配管をスクラバの水供給配管に接続するとともに、遠心分離機からの水分の配管を廃水処理設備に接続して、スクラバからの排水より分離された水の一部をスクラバに戻し、残りの水を他の廃水とともに処理することができる（図３参照）。
【００１７】
また、本発明の装置は、ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管をスクラバに接続し、スクラバからの排水が排出される配管を遠心分離機に接続し、スクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスがスクラバで水により直接冷却されるとともに洗浄・集塵され、スクラバからの排水が遠心分離機に導入されて水分及びタール分・油分を含むドレンと固形分との２種類に分離され、ドレンは系外に排出され、スクラバからのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴としている（図４参照）。
これらの本発明の装置において、遠心分離機で分離された固形分が排出される配管を溶融炉に接続して、固形分を溶融炉で燃焼させることが好ましい（図３、図４参照）。
【００１８】
また、これらの本発明の装置において、ガス冷却器又はスクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管に誘引送風機を設けるように構成することができる（図１〜図４参照）。
また、これらの本発明の装置において、エンジンからの排ガスが排出される排ガス導管をボイラの再燃焼室に接続して、エンジンから排出された排ガスを、再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラ、エコノマイザ、減温塔、集塵装置及び有害ガス除去装置で処理するような構成とすることが好ましい（図１〜図４参照）。
また、これらの本発明の装置において、エンジンをレシプロエンジンとすることが好ましい。この場合、例えば、エンジンをディーゼルエンジンとすることができる。
また、これらの本発明の装置において、部分燃焼炉を流動床式部分燃焼炉とし、溶融炉を旋回溶融炉とすることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
図１、図２は、本発明の実施の第１形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置を示している。１２は部分燃焼炉（熱分解ガス化炉）で、この部分燃焼炉１２のガス出口に固気分離器、例えば、サイクロン１４が接続されている。部分燃焼炉１２としては、一例として、流動床式の部分燃焼炉が用いられる。サイクロン１４の後流（上部）にはごみガス化ガス導管１５を介して再燃焼室１６及び廃熱ボイラ１８からなるボイラが接続されている。２０は蒸気タービン、２２は発電機である。ごみガス化ガス導管１５では、ごみガス化ガスの経路を２系統に分け、１系統は蒸気タービン側、もう１系統は分岐ごみガス化ガス導管４４等（後述）を介してエンジン側に接続している。
【００２０】
廃熱ボイラ１８には排ガス導管２３を介してエコノマイザ２６が接続され、このエコノマイザ２６に排ガス導管２８を介して減温塔３０が接続されている。減温塔３０としては、例えば、水を噴霧する型式のものが用いられる。減温塔３０には排ガス導管３２を介して集塵装置３４が接続され、この集塵装置３４に排ガス導管３６を介して有害ガス除去装置３８が接続されている。集塵装置３４としては、一例として、バグフィルタ、電気集塵機等が用いられ、有害ガス除去装置３８としては、一例として、バグフィルタ等が用いられ、排ガス導管３６には消石灰、生石灰等の薬剤が添加される。なお、排ガス導管３２又は／及び排ガス導管３６に活性炭等を添加する場合もある。有害ガス除去装置３８の後流には誘引送風機４０が設けられている。
【００２１】
また、サイクロン１４の下部には未燃固形分・灰搬送ライン４２を介して溶融炉２４が接続されている。溶融炉２４としては、例えば、旋回溶融炉が用いられる。その構成の一例について簡単に説明すると、旋回溶融炉は、未燃固形分及び灰、燃焼用空気、必要に応じて補助燃料を供給して予燃焼させる略鉛直方向に設けられた予燃焼部と、この予燃焼部が接線方向に連結された略円筒形の旋回溶融部と、この旋回溶融部の下面にスラグ流下口を介して連結されたスラグ冷却用の水タンクとからなっている。なお、図１では図示していないが、溶融炉２４から排出される排ガスは、再燃焼室１６又は廃熱ボイラ１８等に導入されるか、又は別系統で処理される。
【００２２】
サイクロン１４と再燃焼室１６とを接続するごみガス化ガス導管１５は、分岐ごみガス化ガス導管４４により分岐され、この分岐ごみガス化ガス導管４４等を介してサイクロン１４からのごみガス化ガスの一部がエンジン側（後述）に供給されるようになっている。分岐ごみガス化ガス導管４４は高温集塵装置４６と接続され、この高温集塵装置４６に分岐ごみガス化ガス導管４８を介してガス冷却器５０が接続されている。高温集塵装置４６としては、一例として、セラミックフィルタ等が用いられ、ガス冷却器５０としては、例えば、水で間接的に冷却する熱交換器等が用いられる。ガス冷却器５０の後流の分岐ごみガス化ガス導管５２は誘引送風機５６に接続され、誘引送風機５６後流の分岐ごみガス化ガス導管５８は過給機（図示略）に接続され、過給機に取り込まれた空気にごみガス化ガスが混合されて、加圧状態でエンジン６０の給気側に供給されるようになっている。エンジン６０としては、レシプロエンジンが用いられるが、ターボエンジン等の他のエンジンを用いることも可能である。６２は発電機である。なお、上述した過給機でごみガス化ガスが引き込まれるので、誘引送風機５６を省略できる場合もある。エンジン６０から排出される排ガスは、排ガス導管６４を介して再燃焼室１６に導入され、上述した既存のガス精製装置で清浄化される。
【００２３】
つぎに、図１、図２に示す装置の作用等について説明する。ごみ投入ホッパ１０から部分燃焼炉１２に投入されたごみは、低空気比（例えば、０．２〜０．３）で部分燃焼し、ごみガス化ガス（部分燃焼ガス）と、未燃固形分（未燃チャー）を含む未燃灰とに熱分解される。未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスは、部分燃焼炉１２からサイクロン１４に導入され、ごみガス化ガスと未燃固形分及び灰とに分離される。
このごみガス化ガスは、Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の可燃性ガス及び油分（常温、常圧で液体あるいは固体となる炭化水素）を含んでいるが、発熱量が常時変動するという特性を有している。そこで、蒸気タービン２０による発電量を一定に保つために、ごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスは蒸気タービン２０を定格で運転できるガス量とし、もう１系統の変動分のごみガス化ガス中に含まれる可燃成分（可燃性ガス及び油分等）は燃料油とともにエンジン６０内で燃焼させるようにする。例えば、部分燃焼炉１２で発生したガス量の７割程度を一定の発熱量となるように再燃焼室１６に導入し、残りの３割程度をエンジン６０側に導入する。エンジン６０に導入するガス量が少ないのは、ガス量が多くなると大型のエンジンが必要になるからである。
【００２４】
サイクロン１４で分離されたごみガス化ガスのうち所定のガス量が再燃焼室１６に導入され、再燃焼室１６で燃焼して廃熱ボイラ１８により熱回収される。廃熱ボイラ１８で発生させた蒸気で蒸気タービン２０を回転させることにより、発電機２２で発電が行われる。この場合、ボイラでの発熱量は常に一定であり、蒸気タービンを一定出力で運転できるので、蒸気タービンによる発電量を一定値に保つことができる。
【００２５】
廃熱ボイラ１８からの排ガスは、エコノマイザ２６に導入され空気を予熱するとともに水を加熱してガス温度が下げられる。エコノマイザ２６からの予熱空気は溶融炉２４又は／及び部分燃焼炉１２に供給され、エコノマイザ２６からの温水は廃熱ボイラ１８に供給される。エコノマイザ２６からの排ガスは減温塔３０に導入され冷却される。減温塔３０で冷却された排ガスは集塵装置３４に導入され、排ガス中のダイオキシン類を含む飛灰、ダスト等が除去される。集塵装置３４からの排ガスは、排ガス導管３６で消石灰、生石灰等の薬剤が添加された後、有害ガス除去装置３８に導入され、排ガス中の塩化水素・硫黄酸化物等の酸性ガス成分が除去される。有害ガス除去装置３８からの清浄化された排ガスは、誘引送風機４０を経由して煙突６６から系外に排出される。
一方、サイクロン１４で分離された未燃固形分及び灰は、溶融炉２４に導入されて未燃固形分が燃焼するとともに、その燃焼熱により灰が溶融してスラグとなる。
【００２６】
サイクロン１４で分離されたごみガス化ガスのうち残りのガス量が所定の前処理を経てエンジン６０に導入される。まず、この前処理について説明する。
分岐ごみガス化ガス導管４４で分岐されたごみガス化ガスは、例えば、５００〜６００℃程度の温度で高温集塵装置４６に導入され、ここでカーボンを含む灰、砂等の固形分が取り除かれる。高温集塵装置４６を通って固形分が除去されたガスは、ガス冷却器５０に導入され、ここで間接的に冷却される。なお、高温集塵装置４６で集塵された灰、砂等の固形分は溶融炉２４に送られ燃焼される。
ここで、ガス冷却器５０に導入されるガスを、例えば、２００〜１５０℃程度まで冷却する場合は、ガス中に多量に含まれる水分は凝縮せず、図１に示すように、ガス中に含まれるタール分・油分（例えば、炭素数で９以上の炭化水素）のみが凝縮し、液体炭化水素としてガス冷却器５０から取り出すことができる。このように、図１は、分岐したごみガス化ガスを前処理するだけでなく、ガス中に含まれる液体炭化水素（常温・常圧）をも分離・回収するシステムであり、回収された液体炭化水素は燃料タンク６８に供給され燃料油と混合されてエンジン６０で使用する燃料として有効利用される。７０は燃料ポンプ、７２はフィルタである。
【００２７】
また、ガス冷却器５０に導入されるガスを、１００℃未満の低温に冷却する場合もあり、このときは、図２に示すように、ガス中に含まれる水分及びタール分・油分が凝縮するので、通常はドレンとして排出される。なお、水分とタール分・油分とを遠心分離等により分離できる構成とすれば、図１の場合と同様にタール分・油分を燃料油と混合して利用することが可能である。
上述した図１又は図２に示すような前処理が行われたごみガス化ガスは、誘引送風機５６を経由して、空気と混合された後、エンジン６０の給気側に供給される。
エンジン６０の吸入空気に混合されたごみガス化ガスは、燃料（図１の場合はガスから回収した液体炭化水素を含む）とともにエンジン６０内で直接燃焼し、エンジン６０が稼動して発電機６２で発電が行われる。ごみガス化ガスは、Ｈ2、ＣＯ、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ4等の可燃性ガスの濃度が低く、ごみガス化ガスのみではエンジン内で燃焼し難いが、通常は燃料で燃焼しているエンジンに燃料とともに供給することにより、ごみガス化ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させることができ、エネルギーを有効に回収することができる。これに加えて、図１の場合は、ごみガス化ガスに含まれるタール分・油分等の液体炭化水素も燃料油としてエンジンに供給することができ、ごみガス化ガスに含まれる大部分の可燃成分から効率良くエネルギーを回収できる。
【００２８】
この場合、エンジン６０にごみガス化ガスが供給されると、その発熱量の増加分に応じてエンジン６０に供給する燃料量を減少させて、ごみガス化ガスの発熱量に相当する主燃料消費量を低減させるとともに、常に一定の発電量を保つようにする。特に、エンジン６０には、発熱量が変動するごみガス化ガスが供給されるので、ごみガス化ガスを燃焼させるエンジン６０としては、比較的応答性の良いレシプロエンジンを用いることが好ましい。レシプロエンジンとしては、例えば、重油や軽油を燃料とするディーゼルエンジン、その他のガソリンやガスを燃料とするエンジンが用いられる。これにより、ごみガス化ガスの発熱量が変動してもエンジン６０の出力（回転数）を一定に保つことができ、変動分はエンジン側で吸収することができる。また、レシプロエンジン等のエンジン６０は、蒸気タービン２０による発電量を補うとともに、蒸気タービン２０よりも熱効率が高く、高効率な発電が可能である。
また、エンジン６０から排出される排ガスの後処理としては、エンジンからの排ガス中には未燃ガスやＮＯx等の有害ガスが含まれているので、排ガスは再燃焼室１６に導入され、上述した既存のガス精製装置により清浄化される。
【００２９】
一例として、既設のごみガス化溶融システムに追加するディーゼルエンジンの仕様について簡単に記載する。
定格出力 ：３０００PS
空気量 ：５kg／PSh（１５０００kg／h）
全ごみ量 ：４１７５kg／h（１００ton／day）
ごみガス化ガス全量：５０００Nm3／h
エンジンへ供給するガス量：１０００Nm3／h（例えば、２０％をエンジンへ供給した場合）
同上発熱量 ：１００００００kcal／h
Ａ重油量 ：４８０００００kcal／h（定格出力時）
この場合、ディーゼルエンジンにごみガス化ガスを供給することで、１００００００kcal／hの発熱量が得られるため、主燃料であるＡ重油の消費量が３８０００００kcal／hに減少し、かつ定格出力での運転が可能となる。また、図１の場合は、ごみガス化ガスに含まれる液体炭化水素も回収し燃料油の一部として利用するので、主燃料であるＡ重油の消費量をさらに減少させることが可能である
。
【００３０】
図３、図４は、本発明の実施の第２形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置を示している。本実施の形態は、分岐したごみガス化ガスを水で直接的に冷却するとともに洗浄・集塵を行うものである。
サイクロン１４と再燃焼室１６とを接続するごみガス化ガス導管１５は、分岐ごみガス化ガス導管４４により分岐され、この分岐ごみガス化ガス導管４４等を介してサイクロン１４からのごみガス化ガスの一部がエンジン６０側に供給されるようになっている。分岐ごみガス化ガス導管４４はスクラバ７４に接続されており、スクラバ７４の後流の分岐ごみガス化ガス導管５２が誘引送風機５６に接続され、誘引送風機５６後流の分岐ごみガス化ガス導管５８は過給機（図示略）に接続され、過給機に取り込まれた空気にごみガス化ガスが混合されて、加圧状態でエンジン６０の給気側に供給されるようになっている。エンジン６０から排出される排ガスは、排ガス導管６４を介して再燃焼室１６に導入され、既存のガス精製装置で清浄化される。なお、本実施の形態では、一例として、スクラバを使用してガスを直接的に冷却・集塵しているが、ガスを直接的に水で冷却するとともに洗浄集塵する装置であれば、装置の形式等は問わない。
【００３１】
つぎに、上記の構成における作用等について説明する。分岐ごみガス化ガス導管４４で分岐されたごみガス化ガスはスクラバ７４に導入され、スクラバ７４で水により直接的に冷却される。ごみガス化ガスを水で直接的に冷却することにより、ガス中に含まれるタール分・油分（例えば、炭素数で９以上の炭化水素）、水分、固形分は水で洗い落とされ、スクラバ７４の排水として排出される。スクラバ７４からの排水を遠心分離等により、水分、タール分・油分、固形分の３つに分離することができれば、タール分・油分を液体炭化水素（常温・常圧）として取り出し、実施の第１形態における図１の場合と同様に、燃料油と混合してエンジン６０で使用する燃料として有効利用することができる。
図３は、スクラバ７４からの排水を遠心分離機７６にかけて、水分、タール分・油分、固形分の３つに分離するシステムである。図３に示すように、遠心分離機７６で分離された水分、タール分・油分、固形分のうち、水の一部は水供給配管７８に導入することでスクラバ７４へ戻して再利用され、残りの水は他の廃水とともに廃水処理設備８０で処理される。タール分・油分は液体炭化水素（常温・常圧）として回収され、燃料タンク６８に供給されて燃料油と混合されエンジン６０で使用する燃料として有効利用される。固形分はカーボンを含む灰、砂等が中心であることから、溶融炉２４に送られ燃焼される。
また、図４に示すように、スクラバ７４からの排水を分離機８２にかけて、水分及びタール分・油分と固形分との２つに分離するシステムも考えられ、この場合は、水分及びタール分・油分はドレンとして排出される。
【００３２】
スクラバ７４で冷却・洗浄集塵されたごみガス化ガスは、誘引送風機５６を経由して、空気と混合された後、エンジン６０の給気側に供給される。
エンジン６０の吸入空気に混合されたごみガス化ガスは、燃料（図３の場合はガスから回収した液体炭化水素を含む）とともにエンジン６０内で直接燃焼し、エンジン６０が稼動して発電機６２で発電が行われる。通常は燃料で燃焼しているエンジンにごみガス化ガスを燃料とともに供給することにより、ごみガス化ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させることができ、エネルギーを有効に回収することができる。これに加えて、図３の場合は、ごみガス化ガスに含まれるタール分・油分等の液体炭化水素も燃料油としてエンジンに供給することができ、ごみガス化ガスに含まれる大部分の可燃成分から効率良くエネルギーを回収できる。
他の構成及び作用等は、実施の第１形態の場合と同様である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスは発熱量一定で蒸気タービンを定格で運転できるガス量とし、もう１系統のごみガス化ガスに含まれる可燃成分は燃料とともにエンジン内で燃焼させることにより、ごみガス化ガスの発熱量が変動しても蒸気タービンを常に一定出力で運転でき、蒸気タービンによる発電量を一定値に保つことができる。
（２） ごみガス化ガスの一部を空気と混合してエンジンに供給する際に、ごみガス化ガスによる発熱量の増加分に応じてエンジンに供給する燃料量を減少させることにより、ごみガス化ガスの発熱量に相当する主燃料消費量が低減され、また、ごみガス化ガスの発熱量が変動しても、変動分はエンジン側で吸収することができ、常に一定の発電量を供給することが可能である。
（３） 特に、ごみガス化ガスを燃焼させるエンジンとして、比較的応答性の良いレシプロエンジンを用いる場合は、ごみガス化ガスの発熱量が変動しても、変動分はエンジン側で速やかに吸収でき、常に一定の発電量を供給することができる。
（４） ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスの一部を空気と混合しエンジンで燃焼させるとともに、ごみガス化ガス中に含まれる油分・タール分等の液体炭化水素を分離・回収して燃料油と混合しエンジンに供給することにより、部分燃焼炉からのごみガス化ガス中に含まれる大部分の可燃成分から効率良くエネルギーを回収することができる。
（５） 部分燃焼炉からのごみガス化ガス中に含まれる油分・タール分等の液体炭化水素を分離・回収し、エンジン内で燃料として燃焼させることにより、エンジンの主たる燃料油の消費量を減少させることができる。
（６） ごみのガス化溶融システムの部分燃焼炉から排出されるごみガス化ガスを２系統に分け、１系統のごみガス化ガスで蒸気タービンによる発電を行い、もう１系統のごみガス化ガスを蒸気タービンよりも熱効率の高いエンジン（レシプロエンジン等）で直接燃焼させて高効率な発電を行うことにより、ごみガス化ガスから効率良くエネルギーを回収することができる。
（７） 本発明の方法及び装置で、ごみのガス化溶融システムに必要な電力を賄うことができ、必要な場合には売電も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置の一例を示す系統的概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置の他の例を示す系統的概略構成説明図である。
【図３】本発明の実施の第２形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置の一例を示す系統的概略構成説明図である。
【図４】本発明の実施の第２形態によるごみガス化ガスからのエネルギー回収方法を実施する装置の他の例を示す系統的概略構成説明図である。
【図５】従来のごみガス化溶融装置の一例を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０ ごみ投入ホッパ
１２ 部分燃焼炉
１４ サイクロン
１５ ごみガス化ガス導管
１６ 再燃焼室
１８ 廃熱ボイラ
２０ 蒸気タービン
２２、６２ 発電機
２３、２８、３２、３６、６４ 排ガス導管
２４ 溶融炉
２６ エコノマイザ
３０ 減温塔
３４ 集塵装置
３８ 有害ガス除去装置
４０、５６ 誘引送風機
４２ 未燃固形分・灰搬送ライン
４４、４８、５２、５８ 分岐ごみガス化ガス導管
４６ 高温集塵装置
５０ ガス冷却器
６０ エンジン
６６ 煙突
６８ 燃料タンク
７０ 燃料ポンプ
７２ フィルタ
７４ スクラバ
７６ 遠心分離機
７８ 水供給配管
８０ 廃水処理設備
８２ 分離機
Claims (25)
- ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、
部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを間接的に冷却し、この冷却されたごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴とするごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。 - ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、
部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを冷却器に導入して間接的に冷却し、ガス中に含まれるタール分・油分のみを凝縮させて液体炭化水素として冷却器から取り出し、この液体炭化水素を燃料油と混合してエンジンに供給する燃料とし、冷却器からのごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを前記燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴とするごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。 - 部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを高温集塵装置に導入してガス中の固形分を除去した後、高温集塵装置からのガスを冷却器に導入して間接的に冷却し、ガス中に含まれる水分及びタール分・油分を凝縮させドレンとして排出し、冷却器からのごみガス化ガスを空気と混合してエンジンの給気側に供給する請求項１記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- 高温集塵装置で捕捉された固形分を溶融炉に導入して燃焼させる請求項１、２又は３記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、
部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスを水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、冷却・集塵されたごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴とするごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。 - ごみを部分燃焼炉に供給してガス化させ、未燃固形分及び灰を含むごみガス化ガスを部分燃焼炉から固気分離器に導入して固気分離し、固気分離されたごみガス化ガスを再燃焼室で燃焼させ廃熱ボイラにより熱回収して蒸気を発生させ、廃熱ボイラで発生させた蒸気で蒸気タービンを稼動させて発電を行い、廃熱ボイラからの排ガスをガス精製装置に導入して清浄化し、一方、固気分離された未燃固形分及び灰を溶融炉に導入し未燃固形分を燃焼させるとともに灰を溶融してスラグとするごみガス化溶融方法において、
部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスをスクラバに導入して水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、スクラバからの排水を遠心分離機にかけて水分、タール分・油分及び固形分の３種類に分離し、タール分・油分を液体炭化水素として燃料油と混合してエンジンに供給する燃料とし、スクラバからのごみガス化ガスを空気と混合しエンジンの給気側に供給して、エンジン内でごみガス化ガスを前記燃料とともに燃焼させ、エンジンを稼動させて発電を行うことを特徴とするごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。 - 部分燃焼炉から排出され固気分離器で固気分離されたごみガス化ガスの一部を分岐し、このガスをスクラバに導入して水で直接冷却するとともに洗浄による集塵を行い、スクラバからの排水を水分及びタール分・油分を含むドレンと固形分との２種類に分離して、ドレンは系外に排出し、スクラバからのごみガス化ガスを空気と混合してエンジンの給気側に供給する請求項５記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- スクラバからの排水より分離された水の一部をスクラバに戻して再利用し、残りの水を処理設備で処理する請求項６記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- スクラバからの排水より分離された固形分を溶融炉に導入して燃焼させる請求項６、７又は８記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- 再燃焼室に供給するごみガス化ガスの量を発熱量が一定となるガス量とし、廃熱ボイラでの熱回収量及び発生蒸気量を一定とし、蒸気タービンによる発電量を一定値に保つとともに、残りのごみガス化ガス中に含まれる可燃成分をエンジン側に供給し、ごみガス化ガス中の可燃成分による発熱量の増加分に応じてエンジンに供給する燃料量を減少させ、エンジンによる発電量を一定値に保つ請求項１〜９のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- エンジンから排出される排ガスを再燃焼室に供給し、既存のガス精製装置により排ガスを清浄化する請求項１〜１０のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- エンジンとしてレシプロエンジンを用いる請求項１〜１１のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- エンジンとしてディーゼルエンジンを用いる請求項１〜１１のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収方法。
- ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、
固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管を高温集塵装置に接続し、高温集塵装置の後流側にガス冷却器を設け、ガス冷却器の後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスが高温集塵装置で固形分の除去が行われ、ガス冷却器で間接的に冷却されて凝縮したタール分・油分が液体炭化水素として取り出され、この液体炭化水素が燃料油と混合されてエンジンに供給する燃料とされ、ガス冷却器からのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、前記燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴とするごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。 - ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、
固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管を高温集塵装置に接続し、高温集塵装置の後流側にガス冷却器を設け、ガス冷却器の後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスが高温集塵装置で固形分の除去が行われ、ガス冷却器で間接的に冷却されて凝縮した水分及びタール分・油分がドレンとして排出され、ガス冷却器からのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴とするごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。 - 高温集塵装置で捕捉された固形分が排出される配管を溶融炉に接続して、固形分を溶融炉で燃焼させるようにした請求項１４又は１５記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。
- ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、
固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管をスクラバに接続し、スクラバからの排水が排出される配管を遠心分離機に接続し、スクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスがスクラバで水により直接冷却されるとともに洗浄・集塵され、スクラバからの排水が遠心分離機に導入されて水分、タール分・油分及び固形分の３種類に分離され、分離されたタール分・油分が液体炭化水素として燃料油と混合されてエンジンに供給する燃料とされ、スクラバからのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、前記燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴とするごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。 - ごみを低空気比で燃焼させガス化処理する部分燃焼炉と、この部分燃焼炉のガス出口に接続された固気分離器と、この固気分離器の後流にごみガス化ガス導管を介して接続された再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラと、廃熱ボイラで発生させた蒸気により稼動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結された発電機と、前記ボイラに排ガス導管を介して接続されたエコノマイザと、このエコノマイザに排ガス導管を介して接続された減温塔と、この減温塔に排ガス導管を介して接続された集塵装置と、この集塵装置に薬剤添加部を有する排ガス導管を介して接続された有害ガス除去装置と、有害ガス除去装置の後流に設けられた誘引送風機と、前記固気分離器の下部に未燃固形分・灰搬送ラインを介して接続された溶融炉とを備えたごみガス化溶融装置において、
固気分離器からのごみガス化ガスをボイラに導入するごみガス化ガス導管を分岐させて、分岐ごみガス化ガス導管をスクラバに接続し、スクラバからの排水が排出される配管を遠心分離機に接続し、スクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管をエンジンの給気側に接続して、分岐されたごみガス化ガスがスクラバで水により直接冷却されるとともに洗浄・集塵され、スクラバからの排水が遠心分離機に導入されて水分及びタール分・油分を含むドレンと固形分との２種類に分離され、ドレンは系外に排出され、スクラバからのごみガス化ガスがエンジンの吸入空気と混合されて、燃料とともにエンジン内で燃焼し、エンジンに連結された発電機で発電が行われるようにしたことを特徴とするごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。 - 遠心分離機で分離された水分が排出される配管を分岐し、この分岐配管をスクラバの水供給配管に接続するとともに、遠心分離機からの水分の配管を廃水処理設備に接続して、スクラバからの排水より分離された水の一部をスクラバに戻し、残りの水を他の廃水とともに処理するようにした請求項１７記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。
- 遠心分離機で分離された固形分が排出される配管を溶融炉に接続して、固形分を溶融炉で燃焼させるようにした請求項１７、１８又は１９記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。
- ガス冷却器又はスクラバの後流側の分岐ごみガス化ガス導管に誘引送風機を設けた請求項１４〜２０のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。
- エンジンからの排ガスが排出される排ガス導管をボイラの再燃焼室に接続して、エンジンから排出された排ガスを、再燃焼室及び廃熱ボイラからなるボイラ、エコノマイザ、減温塔、集塵装置及び有害ガス除去装置で処理するようにした請求項１４〜２１のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。
- エンジンがレシプロエンジンである請求項１４〜２２のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。
- エンジンがディーゼルエンジンである請求項１４〜２２のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。
- 部分燃焼炉が流動床式部分燃焼炉であり、溶融炉が旋回溶融炉である請求項１４〜２４のいずれかに記載のごみガス化ガスからのエネルギー回収装置。
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