JPH07310079A - 廃棄物、特にゴミから熱エネルギを生成するための方法 - Google Patents

廃棄物、特にゴミから熱エネルギを生成するための方法

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JPH07310079A
JPH07310079A JP7117365A JP11736595A JPH07310079A JP H07310079 A JPH07310079 A JP H07310079A JP 7117365 A JP7117365 A JP 7117365A JP 11736595 A JP11736595 A JP 11736595A JP H07310079 A JPH07310079 A JP H07310079A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 煙道ガスの量を減じることのできる廃棄物か
ら熱エネルギを生成するための方法を提供する。 【構成】 廃棄物は、未粉砕の状態で、火格子（５）の
上で据付炉（１０）の燃焼室（１２）の中を運ばれ、同
時に、火格子（５）のスラスト及び剪断作用によって混
合されう。ガス状酸化剤が、例えばガスランスを介し
て、火格子（５）の上に載置された廃棄物の層（１１）
の上から燃焼室（１２）の中に導入される。酸化剤は、
廃棄物から出た可燃性揮発物質と一緒に炎を作る。廃棄
物の層は、脱ガス化が起こるような炎の熱輻射によって
加熱される。かくして、遊離した可燃ガスは一部が燃え
る。揮発物質を除いた廃棄物材料つまりゴミのコークス
及び未燃揮発物質つまり火炎ガスは、プラントの外部又
はプラントの中で燃料として用いられる。酸化剤は、プ
ラントの熱的ストレスの加わる部分と接触しない。かく
して、１００％までの高い酸素含有の酸化剤を用いるこ
とが可能である。この結果、煙道ガスを８０％まで大き
く減じる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、廃棄物材料、特にゴ
ミから熱エネルギを生成するための方法に関する。ここ
に、廃棄物材料は、熱格子の上に層状態で置かれて、燃
焼室を通じて、廃棄物の層を同時に混合しながら熱格子
と一緒に運ばれる。また、ガス状酸化剤が燃焼室に供給
される。
【０００２】
【従来の技術】従来のゴミ焼却プラントにあっては、廃
棄物は、例えば次のやり方で処理される。ゴミは、燃焼
用熱格子の上に載せられ、可動の熱格子ブロックによっ
て燃焼室を通じて運ばれて、これにより、ゴミを乾燥し
て燃やす。使用される酸化剤は空気であり、この空気
は、燃焼用熱格子及びその上の廃棄物材料を通って下か
ら上に流れる。廃棄物の中で発火温度に達した部分が燃
え出し、これにより遊離した煙道ガスは二次燃焼室に運
ばれ、そして、この二次燃焼室で、煙道ガスの完全燃焼
のために二次空気が加えられる。理想的な状況では、こ
の燃焼方法によって、ゴミの有機物の全てが二酸化炭素
及び水に変わる。
【０００３】燃焼後、生成した残滓は冷やされて残滓捨
て場に運ばれ又は次の処理のためにに運ばれる。二次燃
焼の後、煙道ガスは、一般的に、熱交換器を通って、そ
の熱の一部が回収され、その後、浄化のために下流側ユ
ニットに送られる。
【０００４】上述した従来のゴミ焼却は欠点を有してい
る。酸化剤としての空気の使用及びその結果としての完
全燃焼を通じて、ゴミ１トン当たり約５０００乃至６０
００m3の量の煙道ガスが一般的に得られる。この煙道ガ
スは、これを大気に放出できるように費用のかかる浄化
を受けなければならない。煙道ガス浄化及び熱回収のた
めのプラントは、それ相応に大きく且つ技術的に要求が
厳しい。このようなプラントへの投資はそれ相応に多額
である。
【０００５】上記の方法の他の欠点は、空気が燃焼用熱
格子を通り且つ廃棄物の層を通って流れると、ダクト及
び不完全燃焼の煤及び灰の粒子が渦になって上昇し、煙
道ガスに乗って下流側ユニットまで随伴する。下流側ユ
ニットにおいて、これらは付着物を作り、この付着物は
特に熱の回収において問題を起こす。この付着物は、熱
伝達を害し、熱交換面に腐食を引き起こし、これによ
り、費用のかかる修理作業が必要となり、更に、プラン
トの効率を低下させる。
【０００６】使用できる熱格子ブロックの材料のため
に、燃焼温度を自由に選択することができない。燃焼室
での廃棄物の達成可能な滞留時間は一層制限され、ま
た、燃焼用熱格子の可能な大きさに左右される。これ
は、残滓の品質に負の影響がある。燃焼用熱格子上の廃
棄物の燃焼温度及び滞留時間を自由に選択することがで
きないので、残滓の完全燃焼を確実なものすることがで
きず、溶出可能な無機有毒物が、若干、残滓の中に残
る。
【０００７】上述した既知のゴミ焼却方法でのこのよう
な問題を解決するために、これに代わる種々の方法が開
発されているが、これらは未だに大きな欠点を有してい
る。
【０００８】燃焼温度を上昇させ、煙道ガスの量を減
じ、その結果、下流に設置するユニットの大きさ及び投
資コストを減じるために、燃焼用熱格子を通って流れる
燃焼用空気は酸素で富化されていた。しかし、この方法
は、燃焼用熱格子での処理しやすい温度に帰着しない。
それゆえ、煙道ガスの量の適切な減少を達成することが
できず、、また、熱格子での熱的及び機械的な負荷を増
大させる。
【０００９】ゴミ焼却に加えて、廃棄物からエネルギを
生成する他の既知の熱処理は、脱ガス化、いわゆる熱分
解、低温乾留、或いはコークス化(coking)である（これ
に関しては、1978年12月の Fachzeitschrift Mull und
Abfallを参照のこと）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】脱ガス化に基づく全て
の処理において、廃棄物は、酸素の無い状態で加熱され
る。廃棄物中の有機化合物は不安定になり、揮発成分は
飛散し、また非揮発部分はコークスに変わる。
【００１１】酸素の無い状態で脱ガス化が起こらなけれ
ばならないので、現在知られている処理では、吸熱処理
のために必要なエネルギは、廃棄物と直接接触しなけれ
ばならない加熱面を介して廃棄物に供給される。このよ
うな加熱面の例としては、回転式チューブあるいはダク
トがあり、これらは、外部から加熱されるか、内部加熱
チューブを備えている。廃棄物の熱伝導率が低いので、
実際の脱ガス化処理の前に、廃棄物の前処理および粉砕
が不可欠である。皮を剥いたゴミと加熱面とが接触する
ので、機械部品は費用のかかる修理が必要である。
【００１２】他の既知の熱処理は、脱ガス化あるいはガ
ス化と一緒に、廃棄物を溶かすことに基づいている。こ
のような処理では、銑鉄の生産で既知の高炉が主要な設
備として独占的に用いられている。しかしながら、溶解
されるべき材料の均質な構造を保証しさえすれば、問題
なく高炉を運転することができることは鉄の生産から分
かる。家庭ゴミのような均質でない燃料は、前処理の後
ですら、そのような均一物で構成されていない。このこ
とは、高炉の中のブリッジ(bridging)及び大きな塊の形
成に至る。かくして、ガスと固体との反応のために必要
な固体の領域が減少し、有機材料の酸化が保証されな
い。この結果、不完全燃焼有機成分が溶融材料で囲ま
れ、かくして、もはや酸化できない。次の溶融材料の冷
却及び粒状化で粉砕が起こり、このところで、酸化され
ていない残留物が現れる。不活性残滓の生成は保証され
ない。
【００１３】本発明の目的は、上述した欠点を解消し、
また、煙道ガスの量を相当に減じる、最初に述べた種類
の方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、熱格子の上に載置された廃棄物の層の上から燃焼
の中にガス状酸化剤を導入し、輻射熱により廃棄物から
出た可燃性揮発物質で炎を作り、該炎は、可燃性揮発物
質の放出のための放射熱を供給し、また、可燃性揮発物
質を除いた廃棄物材料がゴミのコークスの形で獲得さ
れ、その一方で、未燃揮発物質が可燃ガスの形で獲得さ
れることによって達成される。
【００１５】
【実施例】本発明の方法を実施するための装置の好まし
い実施例を図面に概略的に示す。この図示の装置および
方法を図面を参照して以下に詳しく説明する。廃棄物処
理プラントは、図中、符号１で示されている。処理すべ
き廃棄物、例えばゴミは、粉砕されることなく、詳細に
図示していない方法で充填ホッパ２の中に詰め込まれ、
また、充填ホッパ２の下端に配置されたバッチ式ラム(b
atching ram)４で熱格子５の上に押し出される。バッチ
式ラム４の各前進ストロークで、同じ量のゴミが熱格子
５に供給される。無限に変える方法で、この供給速度を
制御するのが好ましい。
【００１６】廃棄物材料は熱格子５の上で据付炉１０の
中を搬送される。熱格子５に載置された廃棄物の層は、
図面中、１１で示されている。炉１０は、熱格子５及び
廃棄物の層１１の上に燃焼室１２を有する。燃焼室１２
には、ガス状酸化剤を供給するための複数の要素１５が
離れた位置に配置されている。要素１５は、放射状の孔
を備えたガスランス(gas lance) 、ノズル、チューブの
形態であるのが好ましい。これらは、図面に詳細に示し
てないが、冷却した水であってもよい。
【００１７】熱格子５は３つの熱格子要素６からなり、
熱格子要素６は、別々に駆動可能な複数の交換可能の熱
格子ブロックを有する。各熱格子要素６には、互いに関
して移動可能であり且つ階段状の形態を有し、また、廃
棄物材料にスラスト及び剪断作用を及ぼす複数の表面が
設けられており、これにより、廃棄物の新しい表面が、
連続的に、燃焼室１２の中で熱処理を受ける。この点に
ついては次に詳しく説明する。
【００１８】熱格子５の上の廃棄物の層１１の上から燃
焼室１２の中に導入された酸化剤は、廃棄物から出る可
燃性揮発物質と一緒になって炎を作り、この炎は、熱輻
射によって、脱ガス化が起こるほどに廃棄物の層１１を
加熱する。可燃性揮発物質が抜けた廃棄物材料はゴミの
コークスになる。揮発物質は一部が燃える。すなわち、
未燃の揮発物質が可燃ガスとして得られる。これら２つ
の脱ガス化生成物は、エネルギ担体を構成し、他の場所
で燃料として用いられる。
【００１９】炎は燃焼速度が非常に早いので、廃棄物へ
の酸化剤の拡散が妨げられ、純粋な脱ガス化が保証され
る。廃棄物の層１１は、熱伝導度が低いが、ある意味で
熱輻射又は熱伝達に対する絶縁作用によって熱格子５を
保護する。酸化剤はプラントの熱ストレスを受ける部分
と接触状態にならないので、１０％ないし１００％、好
ましくは５０％ないし１００％の酸素含有の酸化剤、お
よび、特に酸素だけを用いることができ、これにより廃
棄物のガスの量を８０％まで減じることができる。
【００２０】ゴミのコークスおよび残留可燃ガスを、エ
ネルギ変換用外部プラント（図示せず）の中で均質の燃
料として用いることができる。ゴミのコークスは、先
ず、不活性物質を除去し、可燃ガスを浄化して、ダスト
及び有害物を取り除かなければならない。しかしなが
ら、脱ガス化生成物、すなわち所謂ゴミのコークス及び
／又は可燃ガスは、プラント、例えば回転チューブ式炉
或いは流動床（図示せず）の中で二次燃焼を受けてもよ
い。
【００２１】ゴミのコークスは、また、下流側の燃焼用
熱格子（図示せず）の上で、在来の方法で、二次燃焼に
晒されてもよい。本発明による方法では、先に述べたよ
うに、高い酸素含有の酸化剤を用い、また、大気窒が無
いことにより煙道ガスの量が８０％まで減じられるの
で、５０％までの水蒸気含有の煙道ガス成分が得られ
る。炭素含量の減少のために、この種のガスをガス化剤
として用い得ることは、石炭産業では既知である。炭素
含有量を減じるために、在来の下流側燃焼用熱格子をゴ
ミのコークスの二次燃焼のために用いると、煙道ガスを
再循環することができる効果があり、また、ガス化剤と
して燃焼用熱格子を通過させることができる。勿論、こ
の目的のために水蒸気を用いることもできる。
【００２２】また、酸素で豊化された再循環煙道ガスを
燃焼室１２の中で酸化剤として用いてもよい。
【００２３】本発明による方法では、酸化剤（酸素、ガ
ス、濃縮再循環煙道ガス、あるいは空気）が、熱格子５
を通じてでなく、廃棄物の層１１の上から燃焼室１２に
導入され、ダストの渦巻きの生成およびその結果として
の不利益が回避される。
【００２４】熱格子５の剪断作用および廃棄物の新しい
表面が連続的に熱輻射に晒されるいう事実によって、必
要な暖機時間が利益的な方法で最小になる。作動が確実
な廃棄物処理用ユニットとしての熱格子の有利な使用、
また、廃棄物と直接接触状態の加熱面が脱ガス化処理の
ために必要でないという事実の結果として、廃棄物の前
処理つまり粉砕の必要性がなくなる。
【００２５】個々の熱格子ブロックの別々の規則的な駆
動によって、熱格子５の長さ方向に沿って、必要な方法
で、廃棄物の層１１を形作りあるいは処理することがで
きる。個々の要素１５での酸化剤の供給、例えばガスラ
ンスを個々に計測することができ、あるいは、計測され
た量を調整することができる。
【００２６】炉１０の中で完全燃焼の代わりに脱ガス化
だけを行うので、また、脱ガス化処理の間、温度を効率
的に調整できるので、プラントの熱ストレスを低く保つ
ことができる。
【００２７】煙道ガスの減少は相当のものである。すな
わち、煙道ガスを浄化するために大きな且つ高価な装置
が要求されないので、本発明による廃棄物処理プラント
は小さく且つ安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための装置の概略図。
【符号の説明】
１ 廃棄物処理プラント ５ 熱格子 １０ 据付炉 １１ 熱格子上の廃棄物の層 １２ 燃焼室 １５ 酸化剤供給用要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２３Ｇ 5/00 １１０

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 廃棄物材料が熱格子（５）の上に層状態
    で置かれて熱格子と共に燃焼室（１２）の通って運ば
    れ、同時に、熱格子（５）によって廃棄物の層が混合さ
    れ、また、燃焼室（１２）にガス状酸化剤が導入され
    る、廃棄物、特にゴミから熱エネルギを生成するための
    方法において、 前記ガス状酸化剤が、前記熱格子（５）の上に載置され
    た廃棄物の層（１１）の上から燃焼室（１２）の中に導
    入されて、輻射熱によって廃棄物材料から遊離した可燃
    性揮発物質で炎を作り、該炎で前記可燃性廃棄物質の遊
    離のための放射熱を供給し、可燃性揮発物質を除いた廃
    棄物材料をゴミのコークスから獲得し、その一方で、未
    燃揮発物質を可燃ガスの形で獲得する、ことを特徴とす
    る方法。
  2. 【請求項２】 前記酸化剤が、離れた位置に設けられた
    複数の要素（１５）を介して前記燃焼室の中に導入され
    る、ことを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記酸化剤がガスランスを介して供給さ
    れる、ことを特徴とする請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 前記酸化剤がノズルを介して供給され
    る、ことを特徴とする請求項２の方法。
  5. 【請求項５】 前記酸化剤が、放射状の孔を備えたチュ
    ーブを介して供給される、請求項２の方法。
  6. 【請求項６】 前記個々の要素（１５）での酸化剤の供
    給が、個々に計測可能である、ことを特徴とする請求項
    ２の方法。
  7. 【請求項７】 前記要素（１５）が冷却される、ことを
    特徴とする請求項２の方法。
  8. 【請求項８】 生成生成された前記可燃ガスが、ダスト
    および有害物を取り除くために浄化されて、外部の熱変
    換のための燃料として用いられる、ことを特徴とする請
    求項１ないし請求項７のいずれか１項の方法。
  9. 【請求項９】 前記ゴミのコークスは、不活性物質が取
    り除かれて外部の熱変換のための燃料として用いられ
    る、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれ
    か１項の方法。
  10. 【請求項１０】 前記可燃ガス及び／又はゴミのコーク
    スが、前記燃焼室（１２）の下流側に配置されたユニッ
    トのプラントの中で部分的に或いは完全に燃焼される、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１
    項の方法。
  11. 【請求項１１】 前記ゴミのコークスが、下流側燃焼用
    熱格子の上で部分的に又は完全に燃焼される、ことを特
    徴とする請求項１０の方法。
  12. 【請求項１２】 酸素で豊化された煙道ガスが前記燃焼
    用熱格子を通って再循環される、ことを特徴とする請求
    項１１の方法。
  13. 【請求項１３】 酸素で豊化された前記再循環の煙道ガ
    スが、燃焼室（１２）の中でガス状酸化剤として用いら
    れる、ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のい
    ずれか１項の方法。
  14. 【請求項１４】 前記ガス状酸化剤が、１０％ないし１
    ００％、好ましくは、５０％ないし１００％、特に１０
    ０％の酸素含量を有する、ことを特徴とする請求項１な
    いし請求項１２のいずれか１項の方法。
  15. 【請求項１５】 前記熱格子（５）が配置された据付炉
    （１０）であって、前記燃焼室（１２）を有し、該燃焼
    室の中に、前記熱格子（５）に沿って、該熱格子（５）
    の上に置かれるべき廃棄物の層（１１）の上に配置され
    た、酸化剤を供給する複数の要素（１５）が設けられて
    いる、請求項１の方法を実施するための装置。 【０００１】
JP7117365A 1994-05-16 1995-05-16 廃棄物、特にゴミから熱エネルギを生成するための方法 Expired - Fee Related JP2660184B2 (ja)

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CH01510/94-8 1994-05-16
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