JP6500157B1 - 廃棄物処理設備及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炉外へのガス漏れを防ぐことにより安全な設備運転を可能とする廃棄物処理設備及びその運転方法を提供する。【解決手段】廃棄物処理設備は、流動床式のガス化炉と、濾過媒体が充填された濾過塔と、副生成物が付着した濾過媒体を濾過塔からガス化炉に流動媒体として送るための第１搬送経路と、ガス化炉において少なくとも一部の副生成物が除去された流動媒体をガス化炉から濾過塔に濾過媒体として送るための第２搬送経路と、ガス化炉と濾過塔との間で濾過媒体及び流動媒体を循環させる循環機構と、濾過塔の前後における差圧を検知する差圧検知部と、差圧検知部により検知される差圧が予め定められた所定の範囲内に収まるように、循環機構を制御してガス化炉と濾過塔との間における濾過媒体及び流動媒体の循環量を変動させる制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物処理設備及びその運転方法に関する。

従来、固体廃棄物やバイオマスなどを熱分解して有用なガス成分に変換するガス化炉に関する研究が、廃棄物の有効利用の観点から広く行われている。ガス化炉によれば、炉内で発生させた可燃性ガス（熱分解ガス）を様々な用途で利用することができる一方、熱分解時に可燃性ガスの他に未燃炭素（チャー）、灰（ダスト）、タールなども発生するため、ガス化炉の後段においてこれらの副生成物を除去する技術が必要となる。

この種の技術が、例えば特許文献１に記載されている。この文献には、流動層を有するガス化炉と、当該ガス化炉の後段に配置されたタール吸着塔と、を備えたタール除去装置が記載されている。この装置では、ガス化炉で発生したガス化ガスが、タール吸着塔に導入される。そして、ガス化ガスがタール吸着塔内の粒子層を流通する間にガス中のタールが粒子に付着し、タールが除去されたガスが利用装置に供給される。

特開２００８−２６０８０１号公報

特許文献１に記載されたタール除去装置では、タール吸着塔内の粒子へのタールの付着量が過剰になると、吸着塔の前後における差圧が異常上昇し、その結果、ガス化炉で発生するガス化ガスを吸着塔の後段から吸引できなくなる場合がある。この場合、ガス化炉内を負圧に保つことができず、炉外へのガス漏れが起こり得るため、設備の安全な運転が困難になるという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、炉外へのガス漏れを防ぐことにより安全な設備運転を可能とする廃棄物処理設備及びその運転方法を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の一局面に係る廃棄物処理設備は、流動媒体により形成される流動層を有し、廃棄物を可燃性ガスに熱分解する流動床式のガス化炉と、前記ガス化炉で発生した前記可燃性ガスが流入し、前記可燃性ガスに含まれる副生成物を付着させるための濾過媒体が充填された濾過塔と、前記副生成物が付着した前記濾過媒体を、前記濾過塔から前記ガス化炉に前記流動媒体として送るための第１搬送経路と、前記ガス化炉において少なくとも一部の前記副生成物が除去された前記流動媒体を、前記ガス化炉から前記濾過塔に前記濾過媒体として送るための第２搬送経路と、前記第１搬送経路及び前記第２搬送経路を通じて、前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体を循環させる循環機構と、前記濾過塔の前後における差圧を検知する差圧検知部と、前記差圧検知部により検知される差圧が予め定められた所定の範囲内に収まるように、前記循環機構を制御して前記ガス化炉と前記濾過塔との間における前記濾過媒体及び前記流動媒体の循環量を変動させる制御部と、を備えている。

この廃棄物処理設備では、流動床式のガス化炉において多種多様な廃棄物を可燃性ガスに熱分解し、可燃性ガスを濾過塔に流通させて当該可燃性ガスに含まれる副生成物を濾過媒体に付着させることにより、副生成物が除去された可燃性ガスが得られる。そして、副生成物が付着した濾過媒体を第１搬送経路を通じてガス化炉に送り、当該ガス化炉において副生成物が除去された再生後の濾過媒体を第２搬送経路を通じて濾過塔に戻すことができる。しかも、濾過塔の前後における差圧が所定の範囲内に収まるように濾過媒体及び流動媒体の循環量を変動させるため、差圧の異常上昇を防ぐことができる。このため、ガス化炉内の可燃性ガスを濾過塔の後段から吸引不能になるのを防止し、ガス化炉内を負圧に維持することが可能になる。その結果、炉外へのガス漏れを防ぎ、設備を安全に運転することができる。

上記廃棄物処理設備において、前記制御部は、前記差圧検知部により検知される差圧が前記所定の範囲内に収まるように、前記循環機構を、前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体が循環する循環運転状態と、前記ガス化炉と前記濾過塔との間における前記濾過媒体及び前記流動媒体の循環が停止する停止状態と、に切り替えてもよい。

この構成によれば、第１搬送経路及び第２搬送経路を構成する配管の摩耗を抑制しつつ、濾過塔の前後における差圧を管理することが可能になる。

上記廃棄物処理設備において、前記制御部は、前記差圧検知部により検知される差圧が上限側切替基準値に到達するまでの間は前記循環機構を前記停止状態に維持すると共に、前記差圧が前記上限側切替基準値に到達した時に前記循環機構を前記停止状態から前記循環運転状態に切り替え、前記差圧検知部により検知される差圧が下限側切替基準値に到達するまでの間は前記循環機構を前記循環運転状態に維持すると共に、前記差圧が前記下限側切替基準値に到達した時に前記循環機構を前記循環運転状態から前記停止状態に切り替えてもよい。

この構成によれば、濾過媒体及び流動媒体の循環及びその停止を切り替える回数を減らして設備への負担を抑えつつ、濾過塔の前後における差圧を管理することが可能になる。

上記廃棄物処理設備は、前記ガス化炉から流出した前記可燃性ガスを前記濾過塔に導くためのガス導入経路と、前記ガス導入経路から分岐する第１分岐経路と、前記可燃性ガスの一部を前記副生成物と共に前記ガス導入経路から前記第１分岐経路に抜くガス抜き機構と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、可燃性ガスと共に濾過塔に流入する副生成物の量自体を減らし、ガス化炉と濾過塔との間の循環系の外に副生成物を抜き出すことができる。これにより、濾過塔内における副生成物の堆積量が過剰になるのを防ぎ、濾過塔の前後における差圧を容易に管理することができる。

上記廃棄物処理設備は、前記第１搬送経路から分岐する第２分岐経路と、前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体が循環している状態において、前記副生成物が付着した前記濾過媒体を前記第１搬送経路から前記第２分岐経路に抜く濾過媒体抜き機構と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、ガス化炉と濾過塔との間の循環系から濾過媒体と共に副生成物を抜くことができる。これにより、濾過塔内における副生成物の堆積量が過剰になるのを防ぎ、濾過塔の前後における差圧を容易に管理することができる。

上記廃棄物処理設備において、前記濾過媒体及び前記流動媒体は、珪砂、オリビン砂、酸化カルシウム、ドロマイト及びスラグからなる群より選択される少なくともいずれか一つを含んでいてもよい。

珪砂は、流動層に用いられる最も一般的なものであり、安価に入手可能である。オリビン砂は、硬度が高く、また高温下においても使用可能である。酸化カルシウム及びドロマイトは、廃棄物のガス化時に触媒として機能し、またガス化時における未燃炭素（チャー）やタールの発生量を低減させることができる。スラグは、硬度が高く、また廃棄物のガス化時に生じる灰分を溶融させることにより得られるため、安価に入手可能である。

本発明の他の局面に係る廃棄物処理設備の運転方法は、流動媒体により形成される流動層を有し、廃棄物を可燃性ガスに熱分解する流動床式のガス化炉と、前記ガス化炉で発生した前記可燃性ガスが流入し、前記可燃性ガスに含まれる副生成物を付着させるための濾過媒体が充填された濾過塔と、前記副生成物が付着した前記濾過媒体を、前記濾過塔から前記ガス化炉に前記流動媒体として送るための第１搬送経路と、前記ガス化炉において少なくとも一部の前記副生成物が除去された前記流動媒体を、前記ガス化炉から前記濾過塔に前記濾過媒体として送るための第２搬送経路と、を備えた廃棄物処理設備を運転する方法である。この方法は、前記濾過塔の前後における差圧が予め定められた所定の範囲内に収まるように、前記第１搬送経路及び前記第２搬送経路を通じた前記ガス化炉と前記濾過塔との間における前記濾過媒体及び前記流動媒体の循環量を変動させることを含む。

この方法では、流動床式のガス化炉において多種多様な廃棄物を可燃性ガスに熱分解し、可燃性ガスを濾過塔に流通させて当該可燃性ガスに含まれる副生成物を濾過媒体に付着させることにより、副生成物が除去された可燃性ガスが得られる。そして、副生成物が付着した濾過媒体を第１搬送経路を通じてガス化炉に送り、当該ガス化炉において副生成物が除去された再生後の濾過媒体を第２搬送経路を通じて濾過塔に戻すことができる。しかも、濾過塔の前後における差圧が所定の範囲内に収まるように濾過媒体及び流動媒体の循環量を変動させるため、差圧の異常上昇を防ぐことができる。このため、ガス化炉内の可燃性ガスを濾過塔の後段から吸引不能になるのを防止し、ガス化炉内を負圧に維持することが可能になる。その結果、炉外へのガス漏れを防ぎ、設備を安全に運転することができる。

上記廃棄物処理設備の運転方法は、前記濾過塔の前後における差圧が前記所定の範囲内に収まるように、前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体が循環する循環運転状態と、前記ガス化炉と前記濾過塔との間における前記濾過媒体及び前記流動媒体の循環が停止する停止状態と、の間で切り替えることを含んでいてもよい。

この方法によれば、第１搬送経路及び第２搬送経路を構成する配管の摩耗を抑制しつつ、濾過塔の前後における差圧を管理することが可能になる。

上記廃棄物処理設備の運転方法において、前記濾過塔の前後における差圧が上限側切替基準値に到達するまでの間は前記停止状態を維持すると共に、前記差圧が前記上限側切替基準値に到達した時に前記停止状態から前記循環運転状態に切り替え、前記濾過塔の前後における差圧が下限側切替基準値に到達するまでの間は前記循環運転状態を維持すると共に、前記差圧が前記下限側切替基準値に到達した時に前記循環運転状態から前記停止状態に切り替えてもよい。

この方法によれば、濾過媒体及び流動媒体の循環及びその停止を切り替える回数を減らして設備への負担を抑えつつ、濾過塔の前後における差圧を管理することが可能になる。

上記廃棄物処理設備の運転方法において、前記廃棄物処理設備は、前記ガス化炉から流出した前記可燃性ガスを前記濾過塔に導くためのガス導入経路をさらに備えていてもよい。当該運転方法は、前記ガス導入経路を流通する前記可燃性ガスの一部を、前記副生成物と共に前記ガス導入経路から抜くことを含んでいてもよい。

この方法によれば、可燃性ガスと共に濾過塔に流入する副生成物の量自体を減らし、ガス化炉と濾過塔との間の循環系の外に副生成物を抜き出すことができる。これにより、濾過塔内における副生成物の堆積量が過剰になるのを防ぎ、濾過塔の前後における差圧を容易に管理することができる。

上記廃棄物処理設備の運転方法は、前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体が循環している状態において、前記濾過塔から前記ガス化炉に向かって前記第１搬送経路内を流動する前記副生成物が付着した前記濾過媒体を前記第１搬送経路から抜くことを含んでいてもよい。

この方法によれば、ガス化炉と濾過塔との間の循環系から濾過媒体と共に副生成物を抜くことができる。これにより、濾過塔内における副生成物の堆積量が過剰になるのを防ぎ、濾過塔の前後における差圧を容易に管理することができる。

上記廃棄物処理設備の運転方法において、前記濾過媒体及び前記流動媒体として、珪砂、オリビン砂、酸化カルシウム、ドロマイト及びスラグからなる群より選択される少なくともいずれか一つを用いてもよい。各媒体を用いることによる利点は、上述した通りである。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、炉外へのガス漏れを防ぐことにより安全な設備運転を可能とする廃棄物処理設備及びその運転方法を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備の構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備の運転方法を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備の運転方法を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施形態３に係る廃棄物処理設備の運転方法を説明するためのタイムチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る廃棄物処理設備及びその運転方法について詳細に説明する。

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る廃棄物処理設備１の構成について、図１を参照して説明する。本実施形態に係る廃棄物処理設備１は、例えばごみ、下水汚泥、産業廃棄物又は木質チップなどの各種廃棄物を可燃性ガスＧ１に熱分解するガス化炉１０を備えており、当該可燃性ガスＧ１を様々な用途に利用することができる。図１に示すように、廃棄物処理設備１は、ガス化炉１０と、濾過塔２０と、ガス導入経路３０と、ガス導出経路３１と、差圧検知部４０と、第１搬送経路５０と、第２搬送経路５１と、循環機構６０と、制御部７０と、を主に備えている。以下、これらの構成要素についてそれぞれ詳細に説明する。

ガス化炉１０は、流動媒体１０１により形成される流動層１００を有し、廃棄物を可燃性ガスＧ１に熱分解する流動床式の炉である。具体的には、炉床から流動層１００に常時送り込まれる空気により流動媒体１０１が流動しており、ガス化炉１０内に投入されて流動媒体１０１により撹拌されると共に解砕された廃棄物が熱分解され、一酸化炭素（ＣＯ）などを含む可燃性ガスＧ１が発生する。ガス化炉１０は、例えば円筒形状を有する炉であるが、形状は特に限定されない。

図１に示すように、ガス化炉１０において発生した可燃性ガスＧ１は、当該ガス化炉１０の上部からガス導入経路３０に流出する。またガス化炉１０における廃棄物の熱分解においては、可燃性ガスＧ１の他に、未燃炭素（チャー）、灰（ダスト）及びタールなどを含む副生成物が発生し、当該副生成物も可燃性ガスＧ１に同伴されて炉外へ（ガス導入経路３０へ）流出する。

流動床式のガス化炉１０においては、固定床式のガス化炉に比べて炉内の温度を均一に保つことができ、処理可能な廃棄物の種類の制約が少なく、多種多様な廃棄物をガス化することができる。しかし一方で、流動床式のガス化炉１０においては、チャー、ダスト、タールなどの副生成物が多量に発生する。このため、可燃性ガスＧ１が所定のガス利用先へ供給される前に、ガス化炉１０の後段に配置された濾過塔２０に可燃性ガスＧ１を通過させることにより、当該可燃性ガスＧ１に含まれる副生成物が除去される。

流動媒体１０１としては、珪砂、オリビン砂、酸化カルシウム、ドロマイト及びスラグからなる群より選択される少なくともいずれか一つを用いることができる。上記群より選択される一種類の媒体が流動媒体１０１として用いられてもよいし、上記群より選択される複数種の媒体を混合したものが流動媒体１０１として用いられてもよい。また流動媒体１０１は、上記群より選択される媒体に限定されるものではない。

濾過塔２０は、ガス化炉１０で発生した可燃性ガスＧ１が流入する塔であり、当該可燃性ガスＧ１に含まれる副生成物（チャー、ダスト、タール）を付着させるための濾過媒体１０２が充填されている。この濾過媒体１０２により、可燃性ガスＧ１を濾過するための濾過層１０３が形成されている。濾過塔２０によれば、可燃性ガスＧ１に同伴される副生成物を濾過媒体１０２により捕捉し、副生成物が除去された可燃性ガスＧ１を塔外へ排出することができる。なお、可燃性ガスＧ１が濾過層１０３を通過する経路が、図１中の破線矢印により示されている。

図１に示すように、濾過塔２０は、内径が略一定の筒形状を有する塔本体部２１と、当該塔本体部２１の下部に接続されると共に下方に向かって縮径する塔底部２２と、塔本体部２１内において上下に延びる仕切り部２３と、を含む。塔底部２２の最下部には、濾過媒体１０２を塔外へ抜き出すための抜き口２２Ａが設けられている。仕切り部２３は、上端が塔本体部２１の上部に接続されると共に、下端が塔底部２２まで至らずに塔本体部２１内に位置するように配置されている。

濾過媒体１０２は、塔底部２２内の空間全体に充填されると共に、濾過層１０３の上面が仕切り部２３の下端よりも上方に位置するように塔本体部２１内の空間に充填されている。これにより、濾過層１０３を通過する前の可燃性ガスＧ１が流通する一次側ガス空間２０Ａと、濾過層１０３を通過した後の可燃性ガスＧ１が流通する空間であって仕切り部２３及び濾過層１０３により一次側ガス空間２０Ａに対して隔離された二次側ガス空間２０Ｂと、が濾過塔２０内にそれぞれ形成されている。図１中の破線矢印で示す通り、可燃性ガスＧ１は、一次側ガス空間２０Ａに流入した後下向きに流通し、仕切り部２３の下端において流通方向を上向きに変更した後、二次側ガス空間２０Ｂを通過して塔外へ流出する。

ここで、濾過媒体１０２の充填高さは、濾過層１０３の上面と仕切り部２３の下端との間の高さ距離により定義される。濾過層１０３による副生成物の除去率は、充填高さが大きくなるに従って増加する一方、当該充填高さが所定値以上になると飽和する傾向がある。したがって、充填高さが当該所定値となる量だけ、濾過媒体１０２を濾過塔２０内に充填すればよい。

濾過媒体１０２は、流動媒体１０１と同じものであり、珪砂、オリビン砂、酸化カルシウム、ドロマイト及びスラグからなる群より選択される少なくともいずれか一つを含む。上記群より選択される一種類の媒体が濾過媒体１０２として用いられてもよいし、上記群より選択される複数種の媒体を混合したものが濾過媒体１０２として用いられてもよい。また濾過媒体１０２は、上記群より選択される媒体に限定されるものではない。

ガス導入経路３０は、ガス化炉１０から流出した可燃性ガスＧ１を濾過塔２０に導くための経路である。図１に示すように、ガス導入経路３０は、上流端がガス化炉１０の上部に形成されたガス流出口１１に接続されると共に、下流端が濾過塔２０の上側側部に形成されたガス流入口２４に接続されている。これにより、ガス化炉１０において発生した可燃性ガスＧ１を、ガス流入口２４を通じて濾過塔２０内（一次側ガス空間２０Ａ）に流入させることができる。

ガス導出経路３１は、濾過塔２０から流出する可燃性ガスＧ１を、ガス利用先（例えば発電ユニットのガスエンジンなど）へ導くための経路である。図１に示すように、ガス導出経路３１は、上流端が濾過塔２０の上側側部（ガス流入口２４が形成された部分と反対側の部分）に形成されたガス流出口２５に接続されると共に、下流端がガス利用先に接続されている。これにより、濾過層１０３により濾過された後の可燃性ガスＧ１を二次側ガス空間２０Ｂからガス流出口２５を通じてガス導出経路３１に流入させ、当該ガス導出経路３１を通じて所定のガス利用先に供給することができる。なお、ガス利用先の種類に応じて、可燃性ガスＧ１を洗浄、改質するための装置がガス導出経路３１に配置されていてもよい。

また図１に示すように、ガス導出経路３１には、ガス誘引装置３２が配置されている。このガス誘引装置３２は、例えば送風機（ファン）により構成されており、当該ガス誘引装置３２よりも上流側のガス（ガス化炉１０、ガス導入経路３０及び濾過塔２０内のガス）を吸引することができる。これにより、ガス化炉１０内を負圧に保持し、炉外へのガスの漏洩を防ぐことができる。

差圧検知部４０は、濾過塔２０の前後における差圧を検知するためのセンサである。差圧検知部４０は、濾過層１０３よりも上流側における圧力を検知する一次側圧力検知部４１と、濾過層１０３よりも下流側における圧力を検知する二次側圧力検知部４２と、を含む。本実施形態では、図１に示すように、一次側圧力検知部４１がガス導入経路３０に設置されていると共に、二次側圧力検知部４２がガス導出経路３１に設置されている。なお、一次側圧力検知部４１及び二次側圧力検知部４２をそれぞれ設置する位置は、図１に示す位置に限定されない。

第１搬送経路５０は、濾過塔２０内において副生成物が付着した濾過媒体１０２を、濾過塔２０からガス化炉１０に流動媒体１０１として送るための経路である。図１に示すように、第１搬送経路５０は、濾過塔２０の最下部に配置された循環機構６０（第１搬送スクリュ６１）に上流端が接続されていると共に、下流端がガス化炉１０に接続されている。

副生成物が付着した濾過媒体１０２は、副生成物が付着していない濾過媒体１０２に比べて重量が大きいため、濾過塔２０の抜き口２２Ａから塔外へ流出する。そして、当該濾過媒体１０２は、循環機構６０を構成する第１搬送スクリュ６１の回転により切り出された後、第１搬送経路５０を構成するシュートを通じてガス化炉１０内へ向かって自由落下することにより、流動媒体１０１としてガス化炉１０に送られる。また他の搬送方法としては、濾過媒体１０２が第１搬送スクリュ６１の回転により切り出された後、第１搬送経路５０に設けられたコンベヤによりガス化炉１０に向かって搬送されてもよい。

そして、流動媒体１０１に付着した副生成物の少なくとも一部が、ガス化炉１０において熱分解により除去される。つまり、濾過塔２０から送られた濾過媒体１０２を、ガス化炉１０において流動媒体１０１として用いると共に、副生成物を除去して再生することができる。

第２搬送経路５１は、ガス化炉１０において少なくとも一部の副生成物が除去された流動媒体１０１を、ガス化炉１０から濾過塔２０に濾過媒体１０２として送るための経路である。図１に示すように、第２搬送経路５１は、ガス化炉１０の底部近傍に配置された分級装置６３に上流端が接続されていると共に、下流端が濾過塔２０の上部に接続されている。これにより、ガス化炉１０において副生成物が除去された流動媒体１０１を、循環機構６０を構成する第２搬送スクリュ６２の回転により切り出し、分級装置６３において金属類の除去を行った後、第２搬送経路５１を構成する循環エレベータによって上方に搬送することにより、濾過媒体１０２として濾過塔２０に戻すことができる。

循環機構６０は、第１搬送経路５０及び第２搬送経路５１を通じて、ガス化炉１０と濾過塔２０との間で濾過媒体１０２及び流動媒体１０１を循環させるためのものである。具体的に、循環機構６０は、濾過塔２０の底部から濾過媒体１０２を塔外へ抜くための第１搬送スクリュ６１と、ガス化炉１０の底部から流動媒体１０１を炉外へ抜くための第２搬送スクリュ６２と、を含む。第１搬送スクリュ６１を回転させることにより濾過塔２０内の濾過媒体１０２が第１搬送経路５０へ抜き出され、第２搬送スクリュ６２を回転させることによりガス化炉１０内の流動媒体１０１が第２搬送経路５１へ抜き出される。第１搬送スクリュ６１及び第２搬送スクリュ６２の動作は、制御部７０によりそれぞれ制御される。

制御部７０は、差圧検知部４０により検知される差圧が予め定められた所定の範囲内に収まるように、循環機構６０を制御してガス化炉１０と濾過塔２０との間における濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量を変動させる。具体的には、制御部７０は、差圧検知部４０により検知される差圧が当該所定の範囲内に収まるように、循環機構６０を、ガス化炉１０と濾過塔２０との間で濾過媒体１０２及び流動媒体１０１が循環する循環運転状態と、ガス化炉１０と濾過塔２０との間における濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環が停止する停止状態と、に切り替える。制御部７０は、差圧検知部４０により検知される差圧が上限側切替基準値に到達するまでの間は循環機構６０を停止状態に維持すると共に、当該差圧が上限側切替基準値に到達した時に循環機構６０を停止状態から循環運転状態に切り替える。また制御部７０は、差圧検知部４０により検知される差圧が下限側切替基準値に到達するまでの間は循環機構６０を循環運転状態に維持すると共に、当該差圧が下限側切替基準値に到達した時に循環機構６０を循環運転状態から停止状態に切り替える。

制御部７０には、一次側圧力検知部４１及び二次側圧力検知部４２による検知結果がそれぞれ入力される。そして、各圧力検知部による検知値の差により求められる差圧が所定の範囲内に収まるように、制御部７０は、第１搬送スクリュ６１及び第２搬送スクリュ６２の動作をそれぞれ制御する。なお、制御部７０による濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量の制御については後に詳述する。

廃棄物処理設備１は、第１分岐経路８０と、ガス抜き機構８１と、第２分岐経路９０と、濾過媒体抜き機構９１と、濾過媒体戻し経路９２と、濾過媒体戻し機構９３と、焼却部９４と、をさらに備えている。なお、これらは本発明の廃棄物処理設備において必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。

第１分岐経路８０は、ガス導入経路３０から分岐する経路であり、ガス抜き機構８１が配置されている。ガス抜き機構８１は、可燃性ガスＧ１の一部を副生成物と共にガス導入経路３０から第１分岐経路８０に抜くためのものであり、例えば送風機（ファン）であってもよい。これにより、可燃性ガスＧ１に同伴されて濾過塔２０に流入する副生成物の量を減らし、ガス化炉１０と濾過塔２０との間の循環系の外に副生成物を抜き出すことができる。第１分岐経路８０に抜き出された可燃性ガスＧ１には、除塵、焼却などの処理が行われる。

第２分岐経路９０は、第１搬送経路５０から分岐する経路であり、濾過媒体抜き機構９１が配置されている。濾過媒体抜き機構９１は、例えば搬送スクリュからなり、これを回転させることにより、ガス化炉１０と濾過塔２０との間で濾過媒体１０２及び流動媒体１０１が循環している状態において、副生成物が付着した濾過媒体１０２を第１搬送経路５０から第２分岐経路９０に抜くことができる。

このようにして第１搬送経路５０から抜かれた濾過媒体１０２は、焼却部９４に送られ、当該焼却部９４において焼却処理される。これにより、濾過媒体１０２に付着した副生成物がガス化して除去される。

濾過媒体戻し経路９２は、焼却部９４と第１搬送経路５０（第２分岐経路９０の分岐部よりも下流側の部位）とを接続しており、濾過媒体戻し機構９３が配置されている。濾過媒体戻し機構９３は、濾過媒体抜き機構９１と同様に例えば搬送スクリュからなり、これを回転させることにより、副生成物が除去された後の濾過媒体１０２を濾過媒体戻し経路９２を通じて第１搬送経路５０に戻すことができる。これにより、ガス化炉１０と濾過塔２０との間の循環系において媒体（濾過媒体１０２、流動媒体１０１）の量が減るのを防ぎつつ、副生成物を当該循環系の外へ抜き出すことができる。

次に、上記廃棄物処理設備１の運転方法について、図２のタイムチャートに従って説明する。図２の上段のタイムチャートは、廃棄物処理設備１の運転時間ｔ（横軸）と、濾過塔２０の前後における差圧ΔＰ（縦軸）と、の関係を示している。また図２の下段のタイムチャートは、当該運転時間（横軸）と、濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量（縦軸）と、の関係を示している。

まず、ガス化炉１０内に廃棄物が投入され、当該廃棄物を熱分解することにより可燃性ガスＧ１を発生させる。図１に示すように、ガス化炉１０で発生した可燃性ガスＧ１は、ガス導入経路３０を通じて濾過塔２０に流入し、濾過層１０３を通過することにより副生成物（チャー、ダスト、タール）が除去される。そして、濾過処理後の可燃性ガスＧ１が、ガス導出経路３１を通じて所定のガス利用先に供給される。

本実施形態に係る廃棄物処理設備の運転方法では、濾過塔２０の前後における差圧ΔＰが予め定められた所定の範囲内に収まるように、第１搬送経路５０及び第２搬送経路５１を通じたガス化炉１０と濾過塔２０との間における濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量を変動させる。より具体的には、濾過塔２０の前後における差圧ΔＰが当該所定の範囲内に収まるように、ガス化炉１０と濾過塔２０との間で濾過媒体１０２及び流動媒体１０１が循環する循環運転状態と、ガス化炉１０と濾過塔２０との間における濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環が停止する停止状態と、の間で切り替えを行う。以下、この制御内容について、図２を参照して詳細に説明する。

図２中において、差圧ΔＰの管理範囲である「所定の範囲」に斜線が付されている。図２に示すように、廃棄物処理設備１の運転開始時（時点ｔ０）においては、差圧ΔＰが下限値ΔＰ_Ｌであり、且つ濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量が０となっている。当該下限値ΔＰ_Ｌは、濾過媒体１０２に副生成物が付着する前の状態における差圧ΔＰであり、濾過層１０３による副生成物の除去率との関係で予め決定される基準値である。

そして、ガス化炉１０において発生した可燃性ガスＧ１が濾過塔２０において濾過され、濾過媒体１０２への副生成物（チャー、ダスト、タール）の付着量が増加するに従って、差圧ΔＰが当該所定の範囲の下限値ΔＰ_Ｌから当該所定の範囲の上限値ΔＰ_Ｈに向かって直線的に増加する（図２上段）。そして、差圧ΔＰが下限値ΔＰ_Ｌから上限値ΔＰ_Ｈに到達するまでの間は、循環機構６０が停止状態に維持される。つまり、時点ｔ０（運転開始時）から時点ｔ１（上限値ΔＰ_Ｈへの到達時）までの間は、第１搬送スクリュ６１及び第２搬送スクリュ６２の回転は停止する。

次に、差圧ΔＰが上限値ΔＰ_Ｈに到達した時に（時点ｔ１）、制御部７０が循環機構６０を停止状態から循環運転状態に切り替える。つまり、本実施形態では、上限値ΔＰ_Ｈが「上限側切替基準値」に相当する。これにより、第１搬送スクリュ６１及び第２搬送スクリュ６２がそれぞれ回転し、副生成物が付着した濾過媒体１０２が濾過塔２０から第１搬送経路５０を通じてガス化炉１０に送られ、ガス化炉１０において副生成物が除去されて再生した後に第２搬送経路５１を通じて濾過塔２０に戻される。これにより、濾過塔２０内における副生成物の堆積量が次第に減少し、差圧ΔＰが上限値ΔＰ_Ｈから下限値ΔＰ_Ｌに向かって直線的に減少する（図２上段）。

差圧ΔＰが上限値ΔＰ_Ｈから下限値ΔＰ_Ｌに到達するまでの間は、循環機構６０が循環運転状態に維持される。この間、濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量Ｃ０は、一定に維持される。

そして、差圧ΔＰが下限値ΔＰ_Ｌに到達した時に（時点ｔ２）、制御部７０が循環機構６０を循環運転状態から停止状態に切り替える。つまり、本実施形態では、下限値ΔＰ_Ｌが「下限側切替基準値」に相当する。これにより、第１搬送スクリュ６１及び第２搬送スクリュ６２の回転が停止し、ガス化炉１０と濾過塔２０との間における濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環が停止する。その後、濾過媒体１０２への副生成物の付着に伴って、差圧ΔＰが再び上限値ΔＰ_Ｈに向かって上昇する。

このようにして、濾過塔２０の前後における差圧ΔＰが所定の範囲内に収まるように、ガス化炉１０と濾過塔２０との間における濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量を変動させる。図２に示すように、時点ｔ２以降においても、時点ｔ０〜ｔ２までと同様に、制御部７０が循環機構６０を停止状態と循環運転状態との間で交互に切り替えることにより、差圧ΔＰが所定の範囲内に維持される。

また廃棄物処理設備１の運転中にガス抜き機構８１を作動させることにより、ガス導入経路３０を流通する可燃性ガスＧ１の一部を、副生成物と共にガス導入経路３０から常時抜いてもよい。また上記循環運転状態において、濾過媒体抜き機構９１及び濾過媒体戻し機構９３をそれぞれ作動させることにより、濾過塔２０からガス化炉１０に向かって第１搬送経路５０内を流動する副生成物が付着した濾過媒体１０２を第１搬送経路５０から抜くと共に、焼却部９４にて副生成物が除去された濾過媒体１０２を濾過媒体戻し経路９２を通じて第１搬送経路５０に戻してもよい。これにより、ガス化炉１０と濾過塔２０との間の循環系において、媒体（濾過媒体１０２、流動媒体１０１）の量が減るのを防ぎつつ、当該循環系の外へ副生成物を抜き出すことができる。これにより、濾過塔２０内に副生成物が過剰に堆積するのが抑制され、差圧ΔＰを容易に管理することができる。

以上の通り、本実施形態に係る廃棄物処理設備１及びその運転方法によれば、濾過塔２０の前後における差圧ΔＰが所定の範囲内に収まるように、濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量を変動させることができる。具体的には、差圧ΔＰが上限値ΔＰ_Ｈに達した時に、循環機構６０が停止状態から循環運転状態に切り替わる。これにより、差圧ΔＰの異常上昇に起因してガス化炉１０内の可燃性ガスＧ１をガス誘引装置３２により吸引不能になる事態が避けられるため、ガス化炉１０内を負圧に保持することができる。したがって、ガス化炉１０からのガスの漏洩を防ぎ、廃棄物処理設備１を安全に運転することが可能になる。

一方、差圧ΔＰが下限値ΔＰ_Ｌに達した時に、循環機構６０が循環運転状態から停止状態に切り替わる。これにより、差圧ΔＰを所定の範囲内に管理する上で濾過媒体１０２及び流動媒体１０１が必要量以上に循環するのを防止し、第１搬送経路５０及び第２搬送経路５１を構成する配管が濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の流動に起因して摩耗するのを防ぐことができる。また廃棄物処理設備１からの放熱量の増大を抑制し、熱損失を抑えることもできる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る廃棄物処理設備及びその運転方法について、図３を参照して説明する。実施形態２に係る廃棄物処理設備及びその運転方法は、基本的に実施形態１と同様であるが、濾過媒体１０２及び流動媒体１０１を濾過塔２０とガス化炉１０との間で常時循環させている点で異なっている。以下、実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

図３に示すように、実施形態２では、差圧ΔＰが下限値ΔＰ_Ｌから上限値ΔＰ_Ｈに到達するまでの間（時点ｔ０〜ｔ１）は、循環機構６０が、ガス化炉１０と濾過塔２０との間で濾過媒体１０２及び流動媒体１０１が第１循環量Ｃ１で循環する第１循環運転状態に切り替わる。この状態では、第１搬送スクリュ６１及び第２搬送スクリュ６２の回転数が小さく、循環量がそれ程多くないため、濾過塔２０内における副生成物の堆積量が増加し、差圧ΔＰが上限値ΔＰ_Ｈに向かって増加する。

そして、差圧ΔＰが上限値ΔＰ_Ｈに到達した時に（時点ｔ１）、制御部７０が循環機構６０を第１循環運転状態から第２循環運転状態に切り替える。第２循環運転状態では、第１搬送スクリュ６１及び第２搬送スクリュ６２の回転数が、第１循環運転状態での当該回転数よりも大きいため、ガス化炉１０と濾過塔２０との間で濾過媒体１０２及び流動媒体１０１が第１循環量Ｃ１よりも多い第２循環量Ｃ２で循環する。これにより、濾過塔２０内における副生成物の堆積量が減少し、差圧ΔＰが下限値ΔＰ_Ｌに向かって減少する。

そして、差圧ΔＰが下限値ΔＰ_Ｌに到達した時に（時点ｔ２）、循環機構６０が再び第１循環運転状態に切り替わる。これにより、ガス化炉１０と濾過塔２０との間における濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量が第２循環量Ｃ２から第１循環量Ｃ１に減少し、差圧ΔＰが再び上限値ΔＰ_Ｈに向かって上昇する。

以上の通り、実施形態２においては、濾過媒体１０２及び流動媒体１０１をガス化炉１０と濾過塔２０との間で常時循環させると共にその循環量を変動させることにより、差圧ΔＰを所定の範囲に収めることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る廃棄物処理設備及びその運転方法について、図４を参照して説明する。実施形態３に係る廃棄物処理設備及びその運転方法は、基本的に実施形態１と同様であるが、上限側切替基準値及び下限側切替基準値が実施形態１と異なっている。以下、実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

図４に示すように、実施形態３では、循環機構６０が停止状態から循環運転状態に切り替わる「上限側切替基準値」が、上限値ΔＰ_Ｈではなく、当該上限値ΔＰ_Ｈよりも小さい値ΔＰ１となっている。また循環機構６０が循環運転状態から停止状態に切り替わる「下限側切替基準値」が、下限値ΔＰ_Ｌではなく、当該下限値ΔＰ_Ｌよりも大きい値ΔＰ２となっている。このように、差圧ΔＰが上限値ΔＰ_Ｈ及び下限値ΔＰ_Ｌに到達する前に循環機構６０を切り替えることで、差圧ΔＰがオーバーシュート又はアンダーシュートするのを防ぎ、差圧ΔＰを所定の範囲内において確実に管理することが可能になる。なお、この実施形態３の制御は、実施形態２において適用することも可能である。

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態について説明する。

実施形態１では、図２に示した通り、循環運転状態において媒体の循環量が一定に維持される場合について説明したが、これに限定されない。循環運転状態の間に第１搬送スクリュ６１及び第２搬送スクリュ６２の回転数を変更し、循環量を変動させてもよい。

一次側圧力検知部４１は、濾過塔２０内の一次側ガス空間２０Ａの圧力を検知可能な位置に配置されていてもよい。また二次側圧力検知部４２は、濾過塔２０内の二次側ガス空間２０Ｂの圧力を検知可能な位置に配置されていてもよい。

実施形態１では、制御部７０が循環機構６０を制御することにより媒体の循環量を自動で変動させる場合について説明したが、これに限定されない。濾過媒体１０２及び流動媒体１０１の循環量を手動で変動させてもよい。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１０ ガス化炉
２０ 濾過塔
３０ ガス導入経路
４０ 差圧検知部
５０ 第１搬送経路
５１ 第２搬送経路
６０ 循環機構
７０ 制御部
８０ 第１分岐経路
８１ ガス抜き機構
９０ 第２分岐経路
９１ 濾過媒体抜き機構
１００ 流動層
１０１ 流動媒体
１０２ 濾過媒体
Ｇ１ 可燃性ガス
ΔＰ 差圧

Claims (12)

1. 流動媒体により形成される流動層を有し、廃棄物を可燃性ガスに熱分解する流動床式のガス化炉と、
   前記ガス化炉で発生した前記可燃性ガスが流入し、前記可燃性ガスに含まれる副生成物を付着させるための濾過媒体が充填された濾過塔と、
   前記副生成物が付着した前記濾過媒体を、前記濾過塔から前記ガス化炉に前記流動媒体として送るための第１搬送経路と、
   前記ガス化炉において少なくとも一部の前記副生成物が除去された前記流動媒体を、前記ガス化炉から前記濾過塔に前記濾過媒体として送るための第２搬送経路と、
   前記第１搬送経路及び前記第２搬送経路を通じて、前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体を循環させる循環機構と、
   前記濾過塔の前後における差圧を検知する差圧検知部と、
   前記差圧検知部により検知される差圧が予め定められた所定の範囲内に収まるように、前記循環機構を制御して前記ガス化炉と前記濾過塔との間における前記濾過媒体及び前記流動媒体の循環量を変動させる制御部と、を備えた、廃棄物処理設備。
2. 前記制御部は、前記差圧検知部により検知される差圧が前記所定の範囲内に収まるように、前記循環機構を、前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体が循環する循環運転状態と、前記ガス化炉と前記濾過塔との間における前記濾過媒体及び前記流動媒体の循環が停止する停止状態と、に切り替える、請求項１に記載の廃棄物処理設備。
3. 前記制御部は、
   前記差圧検知部により検知される差圧が上限側切替基準値に到達するまでの間は前記循環機構を前記停止状態に維持すると共に、前記差圧が前記上限側切替基準値に到達した時に前記循環機構を前記停止状態から前記循環運転状態に切り替え、
   前記差圧検知部により検知される差圧が下限側切替基準値に到達するまでの間は前記循環機構を前記循環運転状態に維持すると共に、前記差圧が前記下限側切替基準値に到達した時に前記循環機構を前記循環運転状態から前記停止状態に切り替える、請求項２に記載の廃棄物処理設備。
4. 前記ガス化炉から流出した前記可燃性ガスを前記濾過塔に導くためのガス導入経路と、
   前記ガス導入経路から分岐する第１分岐経路と、
   前記可燃性ガスの一部を前記副生成物と共に前記ガス導入経路から前記第１分岐経路に抜くガス抜き機構と、をさらに備えた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
5. 前記第１搬送経路から分岐する第２分岐経路と、
   前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体が循環している状態において、前記副生成物が付着した前記濾過媒体を前記第１搬送経路から前記第２分岐経路に抜く濾過媒体抜き機構と、をさらに備えた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
6. 前記濾過媒体及び前記流動媒体は、珪砂、オリビン砂、酸化カルシウム、ドロマイト及びスラグからなる群より選択される少なくともいずれか一つを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備。
7. 流動媒体により形成される流動層を有し、廃棄物を可燃性ガスに熱分解する流動床式のガス化炉と、前記ガス化炉で発生した前記可燃性ガスが流入し、前記可燃性ガスに含まれる副生成物を付着させるための濾過媒体が充填された濾過塔と、前記副生成物が付着した前記濾過媒体を、前記濾過塔から前記ガス化炉に前記流動媒体として送るための第１搬送経路と、前記ガス化炉において少なくとも一部の前記副生成物が除去された前記流動媒体を、前記ガス化炉から前記濾過塔に前記濾過媒体として送るための第２搬送経路と、を備えた廃棄物処理設備を運転する方法であって、
   前記濾過塔の前後における差圧が予め定められた所定の範囲内に収まるように、前記第１搬送経路及び前記第２搬送経路を通じた前記ガス化炉と前記濾過塔との間における前記濾過媒体及び前記流動媒体の循環量を変動させることを含む、廃棄物処理設備の運転方法。
8. 前記濾過塔の前後における差圧が前記所定の範囲内に収まるように、前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体が循環する循環運転状態と、前記ガス化炉と前記濾過塔との間における前記濾過媒体及び前記流動媒体の循環が停止する停止状態と、の間で切り替えることを含む、請求項７に記載の廃棄物処理設備の運転方法。
9. 前記濾過塔の前後における差圧が上限側切替基準値に到達するまでの間は前記停止状態を維持すると共に、前記差圧が前記上限側切替基準値に到達した時に前記停止状態から前記循環運転状態に切り替え、
   前記濾過塔の前後における差圧が下限側切替基準値に到達するまでの間は前記循環運転状態を維持すると共に、前記差圧が前記下限側切替基準値に到達した時に前記循環運転状態から前記停止状態に切り替える、請求項８に記載の廃棄物処理設備の運転方法。
10. 前記廃棄物処理設備は、前記ガス化炉から流出した前記可燃性ガスを前記濾過塔に導くためのガス導入経路をさらに備え、
    前記ガス導入経路を流通する前記可燃性ガスの一部を、前記副生成物と共に前記ガス導入経路から抜くことを含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備の運転方法。
11. 前記ガス化炉と前記濾過塔との間で前記濾過媒体及び前記流動媒体が循環している状態において、前記濾過塔から前記ガス化炉に向かって前記第１搬送経路内を流動する前記副生成物が付着した前記濾過媒体を前記第１搬送経路から抜くことを含む、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備の運転方法。
12. 前記濾過媒体及び前記流動媒体として、珪砂、オリビン砂、酸化カルシウム、ドロマイト及びスラグからなる群より選択される少なくともいずれか一つを用いる、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の廃棄物処理設備の運転方法。