JP4839134B2 - 可燃性原料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、可燃性原料供給システムに係り、特に都市ごみや産業廃棄物などの可燃性原料を流動床炉に供給する可燃性原料供給システムに関するものである。

各種廃棄物等の可燃性廃棄物の処理方法として、近年主流となりつつあるガス化溶融方法は、可燃性廃棄物を一旦熱分解ガス化することが要点であるが、この熱分解ガス化に際して、必要以上の酸素が供給されると、可燃性廃棄物が必要以上に燃焼し温度が上昇して安定運転を阻害するおそれがあるので、供給する空気の量は厳密に管理することが望ましい。

しかしながら、可燃性廃棄物の処理プロセスにおいては、ガスの噴出を防止するため一般的には大気圧以下で運転されることが多く、可燃性廃棄物を炉内に供給する給塵システムからの空気の漏れ込みを防ぎきれず、これが問題となっている。しかも、近年、可燃性廃棄物をガス化して完全燃焼させるのではなく、ガス化して得た生成ガスを精製し、それを原料として活用しようとする試みがなされているが、このような方式の場合、生成ガス側に不要な空気が流入するのは、生成ガスの質（すなわちエンタルピー）を低下させることにもつながる。このため、不定形な可燃性廃棄物を安定に供給でき、空気の漏れ込みを最低限に抑制できるシステムが望まれている。

また、可燃性廃棄物の処理プロセスにおいては、様々な性状の可燃性廃棄物が炉内に投入される。例えば、大きさや熱量、水分、揮発分の比率、固定炭素の比率などが異なる種々の可燃性廃棄物が投入される。このため、運転中に炉内に投入される可燃性廃棄物中の可燃分の質および量が変化し、安定した運転を実現することが難しい。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、高いシール作用を発揮することができるとともに、廃棄物をはじめとする可燃性原料を定量的に安定して流動床炉内に安全に供給することができる可燃性原料供給システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、流動床炉の流動層上部に可燃性原料を供給する可燃性原料供給システムが提供される。この可燃性原料供給システムは、上記可燃性原料を貯留するホッパと、水平面に対して傾斜したケーシングと、上記ホッパに貯留された可燃性原料を上記ケーシング内に投入するプッシャと、上記ケーシング内に収容されたスクリューと、上記スクリューを回転させるモータとを備えている。上記ケーシングは、上記流動床炉の原料供給口に接続された上端部と、上記ホッパに接続された下端部とを有しており、上記スクリューは、上記ケーシング内に投入された可燃性原料を上記流動床炉の内部に供給する。上記可燃性原料供給システムは、上記モータの回転速度に応じて上記プッシャの速度、上記プッシャのストローク、および上記プッシャに加える力のうちの少なくとも１つを調整する制御手段を備えている。

本発明の第２の態様によれば、流動床炉の流動層上部に可燃性原料を供給する可燃性原料供給システムが提供される。この可燃性原料供給システムは、上記可燃性原料を貯留するホッパと、水平面に対して傾斜したケーシングと、上記ホッパに貯留された可燃性原料を上記ケーシング内に投入する第１のスクリューと、上記第１のスクリューを回転させる第１のモータと、上記ケーシング内に収容された第２のスクリューと、上記第２のスクリューを回転させる第２のモータとを備えている。上記ケーシングは、上記流動床炉の原料供給口に接続された上端部と、上記ホッパに接続された下端部とを有しており、上記第２のスクリューは、上記ケーシング内に投入された可燃性原料を上記流動床炉の内部に供給する。上記可燃性原料供給システムは、上記第２のモータの回転速度に応じて上記第１のモータの回転速度を調整する制御手段を備えている。

本発明の第３の態様によれば、流動床炉の流動層上部に可燃性原料を供給する可燃性原料供給システムが提供される。この可燃性原料供給システムは、上記可燃性原料を貯留するホッパと、水平面に対して傾斜したケーシングと、上記ホッパに貯留された可燃性原料を上記ケーシング内に投入する原料投入手段と、上記ケーシング内に収容されたスクリューと、上記スクリューを回転させるモータとを備えている。上記ケーシングは、上記流動床炉の原料供給口に接続された上端部と、上記ホッパに接続された下端部とを有しており、上記スクリューは、上記ケーシング内に投入された可燃性原料を上記流動床炉の内部に供給する。上記可燃性原料供給システムは、上記ホッパと上記スクリューとの接続部に配置され、上記スクリューにより圧密された上記可燃性原料を解砕する圧密防止機構を備えている。

本発明の第４の態様によれば、流動床炉の流動層上部に可燃性原料を供給する可燃性原料供給システムが提供される。この可燃性原料供給システムは、上記可燃性原料を貯留するホッパと、水平面に対して傾斜したケーシングと、上記ホッパに貯留された可燃性原料を上記ケーシング内に投入する原料投入手段と、上記ケーシング内に収容されたスクリューと、上記スクリューを回転させるモータとを備えている。上記ケーシングは、上記流動床炉の原料供給口に接続された上端部と、上記ホッパに接続された下端部とを有しており、上記スクリューは、上記ケーシング内に投入された可燃性原料を上記流動床炉の内部に供給する。上記可燃性原料供給システムは、上記流動床炉の原料供給口の近傍に配置されたプッシャを備えている。

本発明の可燃性原料供給システムによれば、高いシール作用を発揮することができるとともに、廃棄物をはじめとする可燃性原料を定量的に安定して流動床炉内に安全に供給することができる。

以下、本発明に係る可燃性原料供給システムの実施形態について図１から図１２を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１２において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施形態における可燃性原料供給システムを有する焼却設備を示す概略図である。図１に示すように、この焼却設備は、流動床式の焼却炉１０と、焼却炉１０内に可燃性原料を供給するスクリューコンベヤ１２と、焼却炉１０から不燃物を抜き出す不燃物抜出装置１４と、廃熱ボイラや空気予熱器などの熱回収装置１６と、バグフィルタなどの脱塵装置１８と、脱塩装置２０と、脱硝装置２２とを備えている。

焼却炉１０には原料供給口２４が設けられており、この原料供給口２４にはスクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６の上端が接続される。コンベヤケーシング２６の下端には、可燃性原料２８を投入し貯留するホッパ３０が接続されている。このように、本実施形態におけるコンベヤケーシング２６は、水平面に対して所定の角度（好ましくは３０度以上）だけ傾斜した状態で設けられている。

ホッパ３０の底部には、ホッパ３０に貯留された可燃性原料２８をスクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６内に投入する原料投入手段としてのプッシャ３２が配置されている。このプッシャ３２は、ホッパ３０内の可燃性原料２８をコンベヤケーシング２６の下端部に押し込み、可燃性原料２８をコンベヤケーシング２６内に投入するように構成されている。なお、本実施形態では、原料投入手段としてプッシャ３２を用いた例を説明しているが、原料投入手段はこれに限られるものではない。例えば、スクリューコンベヤなどにより原料をコンベヤケーシング２６内に投入してもよい。

スクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６内には、可燃性原料２８を焼却炉１０の内部に供給するスクリュー３４が収容されている。このスクリュー３４にはモータ３６が連結されている。スクリュー３４は、１軸スクリューであってもよいし、あるいは２軸スクリューであってもよい。

モータ３６によりスクリュー３４を回転させると、コンベヤケーシング２６内の可燃性原料２８が下端部側から上端部側に移動し、焼却炉１０の原料供給口２４を通って流動層３８の上部（濃厚流動層界面上部）に供給される。モータ３６の回転速度は、モータ３６に接続された制御装置４０によって制御される。焼却炉１０に供給された可燃性原料は流動層３８内で燃焼し、燃焼ガスとなってフリーボード４２を通って、熱回収装置１６に送られる。

可燃性原料２８中の不燃物は、不燃性粒子である流動媒体とともに焼却炉１０の流動層３８の底部から排出され、不燃物抜出装置１４に送られる。不燃物抜出装置１４では、流動媒体から不燃物４４が抜き出され、流動媒体４６と不燃物４４とが分離される。分離された流動媒体４６は、流動媒体経路４８を通ってスクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６内に供給されるようになっている。

ここで、焼却炉１０の原料供給口２４は流動層３８の上部、すなわち濃厚流動層界面の上部に位置しているが、スクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６内には、流動層３８の流動媒体の流動により流動層３８から吹き上がった高温の流動媒体（主に硅砂、例えば約５００〜９００℃）が原料供給口２４を通ってコンベヤケーシング２６内に流入する。すなわち、スクリュー３４とコンベヤケーシング２６との間の隙間に高温の流動媒体が充填される。また、上述したように、不燃物抜出装置１４で不燃物４４から分離された流動媒体４６がスクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６内に供給される。このため、コンベヤケーシング２６内には流動媒体が流入することとなる。

このように、コンベヤケーシング２６内には可燃性原料２８と流動媒体が充填されるので、コンベヤケーシング２６内には流動媒体と可燃性原料２８の混合体によりシール作用が生じる。特に、スクリューコンベヤ１２が水平面に対して所定の角度以上で下流側が上方になるように傾斜させて配置されているので、コンベヤケーシング２６内に流動媒体が充填され易く、充満率が高まる。したがって、コンベヤケーシング２６内におけるガスの流通抵抗が増し、スクリューコンベヤ１２からのガスリーク、すなわち炉外から炉内への空気リークを防止できる。

また、上述したように、スクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６の先端が取り付けられる原料供給口２４が濃厚流動層界面の上部に位置しており、流動層３８から吹き上げられた流動媒体はコンベヤケーシング２６内に流入するが、スクリューコンベヤ１２内には流動層３８の圧力がかからないから、炉内のガスがスクリューコンベヤ１２内を逆流して炉外に漏れ出すこともない。

また、コンベヤケーシング２６の先端が取り付けられる原料供給口２４は、流動層３８の流動媒体の流動化によって吹き上げられた流動媒体が流入し易くなるように、その高さ、開口角度、流動層３８の高さを適切に設定するとともに、原料供給口近傍の流動化状態も適切に設定する。

スクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６内では、可燃性原料２８と高温の流動媒体が接触し、可燃性原料が熱分解（事前乾留）され解砕される。したがって、可燃性原料２８が焼却炉１０内に大きな塊で落ちることを防止することができ、これにより、可燃性原料２８の供給量および焼却炉１０内の圧力変動が抑制される。可燃性原料２８と高温の流動媒体とが接触すると、可燃性原料２８中の水分が蒸発したり揮発分が熱分解したりして、蒸気や熱分解ガスが発生する。このコンベヤケーシング２６内で発生した水蒸気や熱分解ガスの一部は原料供給口２４を通って、焼却炉１０内のフリーボード４２内に流入し、その他はガス引抜経路５０を介して引き抜かれて焼却炉１０内のフリーボード４２内に供給される。

焼却炉１０で発生した燃焼ガス５２は、ガス経路５４を通って熱回収装置１６に送られ、熱回収装置１６では、廃熱ボイラにより蒸気５６を得たり、空気予熱器により焼却炉１０に送る予熱空気５８を得る。この予熱空気５８は、予熱空気供給経路６０を介して焼却炉１０の流動空気や燃焼空気として用いられる。

熱回収装置１６で熱が回収され、温度の低下した燃焼ガス６４は、ガス経路６６を通って脱塵装置１８を通過し、ここで飛灰６８が除去される。脱塵装置１８を通過した燃焼ガスは、脱塩装置２０および脱硝装置２２を経て、脱塩および脱硝処理された後、排ガス７０となって煙突（図示せず）から大気中に放出される。

例えば、プッシャ３２の速度を一定にした場合、モータ３６の回転速度によりスクリュー３４による可燃性原料２８の供給量が変化する。したがって、モータ３６の回転速度を制御装置４０に送り、モータ３６の回転速度に応じてプッシャ３２の速度、プッシャ３２のストローク、およびプッシャに加える力のうち少なくとも１つを制御装置４０により調整すれば、可燃性原料２８の供給の定量性を向上させ、可燃性原料２８の供給量を一定にすることができる。また、実際の可燃性原料２８の供給量をフィードバックすることにより、可燃性原料２８の供給の定量性を向上させてもよい。

また、ホッパ３０に貯留された可燃性原料２８をスクリューコンベヤ１２のケーシング２６内に投入する原料投入手段としては、プッシャ３２の代わりに、図２に示すようなモータ１３２ａとこれに連結されたスクリュー１３２ｂとを有するスクリューコンベヤ１３２を用いることもできる。この場合において、モータ３６の回転速度を制御装置４０に送り、モータ３６の回転速度に応じてスクリューコンベヤ１３２のモータ１３２ａの回転速度を制御装置４０により調整して可燃性原料２８の供給量を一定にしてもよい。このようなスクリューコンベヤ１３２の制御は、制御パラメータの数が少ないため、プッシャ３２の制御よりも簡単に実現できる。ただし、原料投入手段としてこのようなスクリューコンベヤ１３２を用いた場合には、可燃性原料２８を押しすぎて圧密させてしまうおそれや、特定の場所で可燃性原料２８が回転し続けるおそれがある。

また、可燃性原料２８が無破砕ごみである場合、大きなごみや藁ごみなどの絡みつきやすいごみによって、スクリューコンベヤ１２においてトリップが生じる可能性が高い。このようなトリップを防止するために、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すようなスクリューコンベヤ２１２を用いてもよい。このスクリューコンベヤ２１２は、コンベヤケーシング２２６と、コンベヤケーシング２２６内に収容された２つのスクリュー２３４と、移動によりコンベヤケーシング２２６内の可燃性原料の搬送路を広げる可動部材２３５とを備えている。スクリュー２３４にはモータ２３６が連結されている。

大きなごみや絡みつきやすいごみＸがスクリュー２３４とコンベヤケーシング２２６との間に噛み込むと、モータ２３６の負荷が上昇し、モータ２３６に流れる電流が上昇する。したがって、このモータ２３６に流れる電流を検出することによって、ごみＸの噛み込みを検知することができる。ごみＸの噛み込みが発生した場合には、図３（ｃ）に示すように、油圧シリンダなどで可動部材２３５を移動させてコンベヤケーシング２２６内の搬送路を広げれば、上述したトリップを防止することができる。なお、大きなごみや絡みつきやすいごみＸが通過した後は、可動部材２３５を元の位置に戻すことが好ましい。

また、図３（ｃ）では、可動部材２３５を上方に平行移動させる例が示されているが、可動部材２３５の移動方法はこれに限られるものではない。例えば、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、可動部材２３５を所定の軸２３５ａ周りに旋回させて移動させてもよい。この場合において、可動部材２３５は、扇形状または三角形状など軸２３５ａに向かうにつれ細くなった断面形状を有することが好ましく、このような断面形状を有することにより、軸周りに旋回させた後に障害のない空間を形成することができる。図４（ａ）および図４（ｂ）に示す機構は、図３（ｃ）に示す機構に比べて、より高いシール性を発揮することができる。

例えば、図１に示す可燃性原料供給システムにおいては、コンベヤケーシング２６内に高温の流動媒体が充填されることにより、コンベヤケーシング２６内の可燃性原料２８が熱分解（事前乾留）され、水分や揮発分の一部がガスとなってから残りの固形分が炉内に供給されるため、ホッパ３０に投入される可燃性原料のカロリーの変動が吸収されて、炉内に投入される可燃性原料のカロリーの変動を抑制することができる。

しかしながら、場合によっては、コンベアケーシング２６内で事前乾留された原料がくっついて大きな可燃性原料の塊が形成され、これが一度に炉内に落ちることがあり、原料供給量が大きく変動することがある。また、炉が小さい場合には、流動層の上部まで塊が成長してしまい、炉内に可燃性原料を供給することができないことも考えられる。

例えば、図１に示す可燃性原料供給システムにおいては、コンベヤケーシング２６が水平面に対して傾斜して配置されているため、塊（乾留物）がコンベヤケーシング２６の延びる方向、すなわち斜め上方に向かって成長していく。このため、塊の成長に伴って、流動層Ｂの高温砂がコンベヤケーシング２６内に流入する力が弱くなる。したがって、流動床炉Ｆの原料供給口２４の上部に塊Ｐの上方への成長を抑制するバッフル部材を設けてもよい。また、図５に示すように、流動床炉Ｆの原料供給口２４の近傍に、塊Ｐを掻き落とすプッシャ５７０を設けてもよい。

すなわち、スクリュー３４の先端側にプッシャ５７０が設けられており、このプッシャ５７０により塊Ｐが掻き落とされる。また、プッシャ５７０が押し込まれたときに、スクリューコンベヤ１２の原料供給口２４が完全に閉止され、流動床炉Ｆ側とスクリューコンベヤ１２側とを分離できるようになっている。流動床炉Ｆの炉壁の構造は、プッシャ５７０の押し込みの障害とならずに、かつ、プッシャ５７０が押し込まれたときに、スクリューコンベヤ１２の原料供給口２４が完全に閉止されるようになっている。

このように構成することにより、プッシャ５７０を緊急遮断弁として使用することも可能となる。このようにプッシャ５７０を緊急遮断弁として機能させることで、コンベヤケーシング２６内での事前乾留によって発生した可燃ガス成分を含む熱分解ガスが、コンベヤケーシング２６を逆流してホッパ３０内などで酸素と触れて火災が発生した場合に、その火災が流動床炉Ｆに延焼しないように流動床炉Ｆとスクリューコンベヤ１２とを切り離すことが可能となる。また、流動床炉Ｆ内の反応によって流動床炉Ｆ内の圧力が高くなり、流動床炉Ｆ内で発生したガスがスクリューコンベヤ１２側に逆流するような場合に、そのガスの逆流を防止するためにプッシャ５７０を遮断弁として機能させることもできる。

図５に示すような構成により、可燃分による塊Ｐが形成された場合でも、この塊Ｐをプッシャ５７０により壊して流動床炉Ｆ内に供給し、安定して原料を流動床炉Ｆ内に供給することができる。また、このプッシャ５７０は、流動床炉Ｆとスクリューコンベヤ１２とを遮断する機能も併せ持つため、緊急時に流動床炉Ｆとスクリューコンベヤ１２とを遮断することで、スクリューコンベヤ１２または流動床炉Ｆにおける小さな緊急事態に起因する大規模な爆発などが発生するリスクを回避し、安全にプラントを操業することが可能となる。

ここで、ホッパ３０内の可燃性原料２８は、スクリュー３４で搬送されるときに、図５にＡで示す領域に圧密され、塊を形成する場合がある。このような塊が形成されると、ホッパ３０の断面積が狭くなることから、可燃性原料２８がスクリューコンベヤ１２に供給されなくなることが考えられる。このような場合には、流動床炉Ｆへの可燃性原料２８の供給が間欠的になり、流動床炉Ｆに可燃性原料２８を定量的に供給することができなくなってしまう。また、上述した領域Ａでの可燃性原料２８の圧密がさらに増していくと、可燃性原料２８が全くスクリュー３４に供給されなくなり、スクリューコンベヤ１２内の可燃性原料２８が全くなくなって、流動床炉Ｆへの可燃性原料２８の供給が停止してしまうおそれがある。

このような可燃性原料２８の圧密を防止するために、図６に示すように、ホッパ３０とスクリューコンベヤ１２との接続部に、圧密されてくる可燃性原料２８を崩す圧密防止機構を設けてもよい。図６に示す例では、圧密防止機構は、スクリュー６００と、スクリュー６００を回転するモータ６０２とから構成されており、スクリュー６００を回転させることにより、スクリューコンベヤ１２の搬送によって可燃性原料２８が圧密して形成される塊を解砕することができる。

なお、図６に示す例では、スクリュー６００がスクリュー３４と略平行に配置されているが、スクリュー６００が配置される方向はこれに限られるものではなく、例えば、スクリュー３４に対して垂直な方向や鉛直方向にスクリュー６００を配置してもよい。また、スクリュー６００の回転方向や本数は特に限定されるものではなく、任意に設定することができる。

また、図７に示すように、上述した圧密防止機構をプッシャ６０４により構成することもできる。このようなプッシャ６０４を駆動することにより、スクリューコンベヤ１２の搬送によって可燃性原料２８が圧密して形成される塊を解砕することができる。なお、図７に示す例では、プッシャ６０４がスクリュー３４と略平行に配置されているが、プッシャ６０４が配置される方向はこれに限られるものではない。また、プッシャ６０４の本数や形状は特に限定されるものではなく、任意に設定することができる。

上述した圧密防止機構は、図６に示すスクリュー６００およびモータ６０２や、図７に示すプッシャ６０４に限られるものではなく、可燃性原料２８が圧密されて形成される塊を崩すように力を加えられるものであれば、どのようなものであってもよい。

図８は、本発明の第２の実施形態における可燃性原料供給システムを有するガス化溶融設備を示す概略図である。図８に示すガス化溶融設備は、流動床式のガス化炉１１０と、原料供給口１２４を介してガス化炉１１０内に可燃性原料を供給するスクリューコンベヤ１２と、不燃物抜出装置１４と、灰溶融装置７６と、完全燃焼装置７８と、熱回収装置１６と、脱塵装置１８と、脱塩装置２０と、脱硝装置２２とを備えている。

モータ３６によりスクリュー３４を回転させると、コンベヤケーシング２６内に投入された可燃性原料２８が下端部側から上端部側に移動し、ガス化炉１１０の原料供給口１２４を通って流動層１３８の上部（濃厚流動層界面上部）に供給される。ガス化炉１１０に供給された可燃性原料は流動層１３８内で熱分解ガス化され、生成ガスはフリーボード１４２を通って、灰溶融装置７６に送られる。

ガス化炉１１０から灰溶融装置７６に送られた生成ガス１５２は、灰溶融装置７６で生成ガス１５２に含まれるチャー（固定炭素）とともに高温燃焼し、生成ガス１５２中の灰分は溶融してスラグ８０となる。このスラグ８０は系外に排出される。また、灰分の除去された燃焼ガスは完全燃焼装置７８に送られ、完全燃焼装置７８で完全燃焼される。完全燃焼装置７８で完全燃焼した燃焼ガスは、熱回収装置１６で熱回収され、脱塵装置１８で飛灰６８が除去される。その後、燃焼ガスは、脱塩装置２０および脱硝装置２２を経て、脱塩および脱硝処理された後、排ガス７０となって煙突（図示せず）から大気中に放出される。本実施形態では、熱回収装置１６で得られた予熱空気５８は、予熱空気供給経路１６０を介して灰溶融装置７６に供給されるようになっている。

図９は、本発明の第３の実施形態における可燃性原料供給システムを有するガス化改質設備を示す概略図である。図９に示すガス化改質設備は、流動床式のガス化炉１１０と、スクリューコンベヤ１２と、不燃物抜出装置１４と、ガス改質・灰溶融装置８２と、熱回収装置１６と、ガス洗浄・脱塵装置８４と、ガス精製装置８６とを備えている。

モータ３６によりスクリュー３４を回転させると、コンベヤケーシング２６内に投入された可燃性原料２８が下端部側から上端部側に移動し、ガス化炉１１０の原料供給口１２４を通って流動層１３８の上部（濃厚流動層界面上部）に供給される。ガス化炉１１０に供給された可燃性原料は流動層１３８内で熱分解ガス化され、生成ガスはフリーボード１４２を通って、ガス改質・灰溶融装置８２に送られる。

ガス化炉１１０からガス改質・灰溶融装置８２に送られた生成ガス１５２は、ガス改質・灰溶融装置８２で改質される。また、生成ガス１５２の一部は高温燃焼して、生成ガス１５２中の灰分は溶融してスラグ８０となる。このスラグ８０は系外に排出される。ガス改質・灰溶融装置８２で改質され灰分が除去された生成ガスは熱回収装置１６に送られ、熱回収される。熱回収により温度が低下した生成ガスは、ガス洗浄・脱塵装置８４に送られ、ガス洗浄・脱塵装置８４で水噴射によるガス洗浄と、排水８８および灰分（飛灰）９０の除去が行われる。ガス洗浄・脱塵装置８４で洗浄および脱塵された生成ガスは、ガス精製装置８６に送られ、ガス精製装置８６で精製されて精製ガス（製品ガス）９２となる。

図１０は、本発明の第４の実施形態における可燃性原料供給システムを有するガス化改質設備を示す概略図である。図１０に示すガス化改質設備は、流動床式のガス化炉１１０と、スクリューコンベヤ１２と、不燃物抜出装置１４と、ガス改質装置９８と、熱回収装置１６と、ガス洗浄・脱塵装置８４と、ガス精製装置８６とを備えている。

モータ３６によりスクリュー３４を回転させると、コンベヤケーシング２６内に投入された可燃性原料２８が下端部側から上端部側に移動し、ガス化炉１１０の原料供給口１２４を通って流動層１３８の上部（濃厚流動層界面上部）に供給される。ガス化炉１１０に供給された可燃性原料は流動層１３８内で熱分解ガス化され、生成ガスはフリーボード１４２を通って、ガス改質装置９８に送られる。

ガス化炉１１０からガス改質装置９８に送られた生成ガス１５２は、ガス改質装置９８で改質される。ガス改質装置９８で改質された生成ガスは熱回収装置１６に送られ、熱回収される。熱回収により温度が低下した生成ガスは、ガス洗浄・脱塵装置８４に送られ、ガス洗浄・脱塵装置８４で水噴射によるガス洗浄と、排水８８および灰分（飛灰）９０の除去が行われる。ガス洗浄・脱塵装置８４で洗浄および脱塵された生成ガスは、ガス精製装置８６に送られ、ガス精製装置８６で精製されて精製ガス（製品ガス）９２となる。

図１１は、本発明の第５の実施形態における可燃性原料供給システムと統合型流動床ガス化炉とを有するガス化改質設備を示す概略図である。図１１に示すガス化改質設備は、ガス化室２１０と燃焼室２２０を有する統合型流動床ガス化炉２００を備えている。統合型流動床ガス化炉２００には原料供給口２２４が設けられており、この原料供給口２２４にはスクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６の上端が接続されている。

モータ３６によりスクリュー３４を回転させると、コンベヤケーシング２６内に投入された可燃性原料２８が下端部側から上端部側に移動し、統合型流動床ガス化炉２００の原料供給口２２４を通ってガス化室２１０の流動層２１２の上部（濃厚流動層界面上部）に供給される。ガス化室２１０に供給された可燃性原料は流動層２１２内で熱分解ガス化され、生成ガス１５２はフリーボード２１４を通って、ガス改質装置９８に送られる。

ガス化室２１０からガス改質装置９８に送られた生成ガス１５２は、ガス改質装置９８で改質される。ガス改質装置９８で改質された生成ガスは熱回収装置１６に送られ、熱回収される。熱回収により温度が低下した生成ガスは、ガス洗浄・脱塵装置８４に送られ、ガス洗浄・脱塵装置８４で水噴射によるガス洗浄と、排水８８および灰分（飛灰）９０の除去が行われる。ガス洗浄・脱塵装置８４で洗浄および脱塵された生成ガスは、ガス精製装置８６に送られ、ガス精製装置８６で精製されて精製ガス（製品ガス）９２となる。

ここで、統合型流動床ガス化炉２００のガス化室２１０の流動層２１２と燃焼室２２０の流動層２１６は隔壁２３０の下端下方で連通している。これにより、ガス化室２１０の流動層２１２から流動媒体とチャーが燃焼室２２０に移動し、燃焼室２２０でチャーが燃焼する。燃焼室２２０で発生した燃焼ガス５２は、フリーボード２１８を通って熱回収装置１６に送られ、熱回収される。熱回収により温度が低下した燃焼ガスは、脱塵装置１８で飛灰６８が除去される。その後、燃焼ガスは、脱塩装置２０および脱硝装置２２を経て、脱塩および脱硝処理された後、排ガス７０となって煙突（図示せず）から大気中に放出される。

燃焼室２２０内に供給された可燃性原料２８中の不燃物は、不燃性粒子である流動媒体とともに燃焼室２２０の流動層２１６の底部から排出され、不燃物抜出装置１４に送られる。不燃物抜出装置１４では、流動媒体から不燃物４４が抜き出され、流動媒体４６と不燃物４４とが分離される。分離された流動媒体４６は、流動媒体経路４８を通ってスクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６内に供給されるようになっている。

また、スクリューコンベヤ１２のコンベヤケーシング２６内では高温の流動媒体と可燃性原料２８とが接触することにより、可燃性原料２８中の水分や揮発分が蒸発したり、熱分解したりして、水蒸気や熱分解ガスが発生する。このコンベヤケーシング２６内で発生した水蒸気や熱分解ガスの一部は原料供給口２２４を通って、統合型流動床ガス化炉２００のガス化室２１０内のフリーボード２１４内に流入し、その他はガス引抜経路５０を介して引き抜かれて焼却室２２０内のフリーボード２１８内に供給される。

このとき、ガス化室２１０のフリーボード２１４の圧力を燃焼室２２０のフリーボード２１８の圧力よりも高くして運転することによって、コンベヤケーシング２６内で発生した水蒸気や熱分解ガスを確実に燃焼室２２０内に流入させることができ、爆発や中毒の危険性を低減させることができる。さらに、スクリューコンベヤ１２と燃焼室２２０を極力接近させることで、水蒸気や熱分解ガスの導入ダクト内のトラブルも防止できる。

図１２は、本発明の第６の実施形態における可燃性原料供給システムと統合型流動床ガス化炉とを有するガス化溶融設備を示す概略図である。モータ３６によりスクリュー３４を回転させると、コンベヤケーシング２６内に投入された可燃性原料２８が下端部側から上端部側に移動し、統合型流動床ガス化炉２００の原料供給口２２４を通ってガス化室２１０の流動層２１２の上部（濃厚流動層界面上部）に供給される。ガス化室２１０に供給された可燃性原料は流動層２１２内で熱分解ガス化され、生成ガス１５２はフリーボード２１４を通って、灰溶融・完全燃焼装置３００に送られる。

灰溶融・完全燃焼装置３００では、ガス化室２１０から灰溶融・完全燃焼装置３００に送られた生成ガス１５２の灰分が溶融され、スラグ８０となって系外に排出される。このとき、生成ガス１５２は完全燃焼される。生成ガス１５２の完全燃焼により生じた燃焼ガス３０２は、ガス経路３０４を通って熱回収装置１６に送られ、熱回収される。その後、燃焼ガスは、脱塵装置１８で飛灰が除去され、脱塩装置２０および脱硝装置２２を経て、脱塩および脱硝処理された後、排ガス７０となって煙突（図示せず）から大気中に放出される。

これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態における可燃性原料供給システムを有する焼却設備を示す概略図である。 図１の可燃性原料供給システムの変形例を示す概略図である。 図３（ａ）は図１の可燃性原料供給システムの変形例を示す平面図、図３（ｂ）および図３（ｃ）は図３（ａ）の可燃性原料供給システムの概略図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は図３（ｂ）および図３（ｃ）の可燃性原料供給システムの変形例を示す概略図である。 図１の可燃性原料供給システムの変形例を示す概略図である。 図５の可燃性原料供給システムの変形例を示す概略図である。 図５の可燃性原料供給システムの変形例を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態における可燃性原料供給システムを有するガス化溶融設備を示す概略図である。 本発明の第３の実施形態における可燃性原料供給システムを有するガス化改質設備を示す概略図である。 本発明の第４の実施形態における可燃性原料供給システムを有するガス化改質設備を示す概略図である。 本発明の第５の実施形態における可燃性原料供給システムを有するガス化改質設備を示す概略図である。 本発明の第６の実施形態における可燃性原料供給システムを有するガス化溶融設備を示す概略図である。

符号の説明

１０ 焼却炉
１２，１３２，２１２ スクリューコンベヤ
２４，１２４，２２４ 原料供給口
２６，２２６ コンベヤケーシング
２８ 可燃性原料
３０ ホッパ
３２，５７０ プッシャ
３４，１３２ｂ，２３４ スクリュー
３６，１３２ａ，２３６ モータ
３８，１３８，２１２，２１６，Ｂ 流動層
４０ 制御装置
４６ 流動媒体
４８ 流動媒体経路
５０ ガス引抜経路
５８ 予熱空気
６０，１６０，３６０ 予熱空気供給経路
６４，３０２ 燃焼ガス
６６，３０４ ガス経路
１１０ ガス化炉
２００ 統合型流動床ガス化炉
２１０ ガス化室
２２０ 燃焼室
２３５ 可動部材
６００ スクリュー
６０２ モータ
６０４ プッシャ
Ｆ 流動床炉
Ｘ ごみ

Claims (4)

1. 流動床炉の流動層上部に可燃性原料を供給する可燃性原料供給システムであって、
   前記可燃性原料を貯留するホッパと、
   水平面に対して傾斜し、前記流動床炉の原料供給口に接続された上端部と、前記ホッパに接続された下端部とを有するケーシングと、
   前記ホッパに貯留された可燃性原料を前記ケーシング内に投入するプッシャと、
   前記ケーシング内に収容され、前記ケーシング内に投入された可燃性原料を前記流動床炉の内部に供給するスクリューと、
   前記スクリューを回転させるモータと、
   前記モータの回転速度に応じて前記プッシャの速度、前記プッシャのストローク、および前記プッシャに加える力のうちの少なくとも１つを調整する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする可燃性原料供給システム。
2. 流動床炉の流動層上部に可燃性原料を供給する可燃性原料供給システムであって、
   前記可燃性原料を貯留するホッパと、
   水平面に対して傾斜し、前記流動床炉の原料供給口に接続された上端部と、前記ホッパに接続された下端部とを有するケーシングと、
   前記ホッパに貯留された可燃性原料を前記ケーシング内に投入する第１のスクリューと、
   前記第１のスクリューを回転させる第１のモータと、
   前記ケーシング内に収容され、前記ケーシング内に投入された可燃性原料を前記流動床炉の内部に供給する第２のスクリューと、
   前記第２のスクリューを回転させる第２のモータと、
   前記第２のモータの回転速度に応じて前記第１のモータの回転速度を調整する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする可燃性原料供給システム。
3. 流動床炉の流動層上部に可燃性原料を供給する可燃性原料供給システムであって、
   前記可燃性原料を貯留するホッパと、
   水平面に対して傾斜し、前記流動床炉の原料供給口に接続された上端部と、前記ホッパに接続された下端部とを有するケーシングと、
   前記ホッパに貯留された可燃性原料を前記ケーシング内に投入する原料投入手段と、
   前記ケーシング内に収容され、前記ケーシング内に投入された可燃性原料を前記流動床炉の内部に供給するスクリューと、
   前記スクリューを回転させるモータと、
   前記ホッパと前記スクリューとの接続部に配置され、前記スクリューにより圧密された前記可燃性原料を解砕する圧密防止機構と、
   を備えたことを特徴とする可燃性原料供給システム。
4. 流動床炉の流動層上部に可燃性原料を供給する可燃性原料供給システムであって、
   前記可燃性原料を貯留するホッパと、
   水平面に対して傾斜し、前記流動床炉の原料供給口に接続された上端部と、前記ホッパに接続された下端部とを有するケーシングと、
   前記ホッパに貯留された可燃性原料を前記ケーシング内に投入する原料投入手段と、
   前記ケーシング内に収容され、前記ケーシング内に投入された可燃性原料を前記流動床炉の内部に供給するスクリューと、
   前記スクリューを回転させるモータと、
   前記流動床炉の原料供給口の近傍に配置されたプッシャと、
   を備えたことを特徴とする可燃性原料供給システム。

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