JPH0960830A

JPH0960830A - 廃棄物ガス化溶融炉およびその溶融炉を用いる廃棄物のガス化溶融方法

Info

Publication number: JPH0960830A
Application number: JP7213662A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Yoshida; 朋広吉田; Sunao Nakamura; 直中村; Tsuneo Matsudaira; 恒夫松平; Yuichi Yamakawa; 裕一山川; Takeshi Furukawa; 武古川; Yotaro Ono; 陽太郎大野
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-08-22
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 1997-03-04
Anticipated expiration: 2015-08-22
Also published as: JP3309657B2

Abstract

(57)【要約】【課題】炉本体下部における灰分などの溶融状態を良
好な状態に維持しながら、堆積層の流動を良好な状態に
維持することができると共に、フリーボード部のガス温
度を１０００℃以上の高温域に維持する。【解決手段】炉本体１の上部に廃棄物および炭素系補
助燃料の装入口２を有すると共に、炉本体１の側部に酸
素含有ガスを吹込む羽口を有し、装入された廃棄物を熱
分解して可燃性ガスを発生させると共に、廃棄物中の灰
分および不燃物を溶融させる竪型炉であって、装入され
た廃棄物および炭素系補助燃料によって形成される堆積
層５０の上面よりも上に相当するレベルに上段の羽口３
が設けられ、堆積層５の上部に相当するレベルに中段の
羽口４が設けられ、堆積層５０の下部に相当するレベル
に下段の羽口５が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装入された廃棄物
およびコークスなどの炭素系補助燃料によって堆積層を
形成させ、酸素含有ガスを吹き込んで廃棄物を熱分解す
ると共に廃棄物中の灰分および不燃物を溶融させる廃棄
物ガス化溶融炉およびその溶融炉を用いる廃棄物のガス
化溶融方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記廃棄物ガス化溶融炉およびガス化溶
融方法に係る従来技術としては、特開平５−３４６２２
１号公報に示されているものがある。この技術において
は、図１０に示すように、炉本体４０の下部に羽口４３
が設けられており、この羽口４３から酸素含有ガスを吹
き込むようになっている。図中、４１は廃棄物装入装
置、４２は溶融物の排出口、４４は酸素含有ガス供給
管、４５は排ガス排出口である。

【０００３】この技術によって廃棄物をガス化溶融する
場合、炉本体４０の下部に設けられた羽口４３から酸素
含有ガスを吹き込むことによって、炉本体４０の上部か
ら装入された廃棄物および補助燃料等からなる堆積層を
部分的に流動化させ、その間に廃棄物の一部を燃焼させ
る。そして、その燃焼熱で廃棄物を熱分解させ、また、
廃棄物中の灰分や不燃物を溶融させる。

【０００４】この際、フリーボード部のガス温度を９５
０℃以上の高温域に維持しないと、ダイオキシンが生成
する。また、ガス温度を温度が１０００℃以下である
と、熱分解によって生成したタールの分解が行われずに
排出して、その一部がガス排出経路のダクトなどに付着
し、この付着したタールが元になってダスト類の付着が
促進される。そして、付着物が多量になると、ダクトが
閉塞状態になり、炉を休止して付着物の除去作業を実施
しなければならない。

【０００５】このため、羽口４３から吹き込む酸素含有
ガスの流量を調節することによって、フリーボード部の
ガス温度を制御して所定の高温域に維持し、ダイオキシ
ンの生成が抑制され、生成したタールが分解する条件に
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、炉本体の下部に設けられた羽口４３から吹
き込む酸素含有ガスの流量を調節することによって、フ
リーボード部のガス温度を制御したり、また、廃棄物お
よび補助燃料等からなる堆積層の流動化と炉底部におけ
る廃棄物中の灰分や不燃物の溶融に係る制御を行ったり
するものであり、一つの制御手段によって二つの状態量
を調節しなければならないので、次のような問題点があ
る。

【０００７】炉本体の下部に設けられた羽口４３から吹
き込む酸素含有ガスの流量を調節することによって、フ
リーボード部のガス温度を制御しようとすると、上記酸
素含有ガスの吹き込み量を、フリーボード部のガス温度
を維持するための条件と、灰分などを溶融させるための
条件の双方を共に満足する流量値にしなければならない
が、この双方の条件を満足する流量値がごく狭い範囲に
限られているため、処理する廃棄物の性状が変化した
り、処理量が僅かでも変化したりすると、しばしば、灰
分などの溶融が適切な状態で行われなくなったりする問
題が起こる。

【０００８】本発明者等は、上記のような問題に対処
し、フリーボード部におけるガス温度の制御と、炉底部
における灰分などの溶融に係る制御を、それぞれ別の手
段によって行う技術を開発し、先に、これらの技術に係
る２件の特許出願を行った。

【０００９】上記技術のうち、特願平６−２２７０５９
号（以下、先願Ａと言う）の技術においては、図３に示
すように、炉本体１の下部に酸素含有ガスを吹き込む羽
口５が設けられている他に、装入された廃棄物および炭
素系補助燃料によって形成される堆積層５０の上面より
も上に相当するレベルにも羽口３が設けられている。

【００１０】このため、先願Ａにおいては、上記それぞ
れの羽口に役割が分担されており、下部の羽口５から吹
き込む酸素含有ガスの流量を調節することによって、堆
積層５０を部分的に流動させながら、灰分や不燃部の溶
融状態を良好にするための制御が行われ、また、堆積層
５０の上面よりも上のレベルに設けられた羽口３から吹
き込む酸素含有ガスの流量を調節することによって、フ
リーボード部のガス温度の制御が行われるようになって
いる。

【００１１】図中、１ａはフリーボード部、２は廃棄物
および炭素系補助燃料の装入口、６は溶融物の排出口、
７は燃焼排ガスの排出口、８は温度計、９はガス分析
計、１７は空気流量調節弁、１９は酸素流量調節弁であ
る。

【００１２】また、特願平６−２２７０６０号（以下、
先願Ｂと言う）の技術は、図４に示すように、炉本体１
の下部に酸素含有ガスを吹き込む羽口５が設けられてい
る他に、堆積層５０の上面よりも下方の廃棄物が未だ乾
留途中にある部分（乾留ゾーン）にも羽口４が設けられ
ている。図４において、図３と同じ部分には同一の符号
を付し、その説明を省略する。

【００１３】先願Ｂにおいても、上記それぞれの羽口に
役割が分担されており、下部の羽口５から吹き込む酸素
含有ガスの流量を調節することによって、堆積層５０を
部分的に流動させながら、灰分や不燃部の溶融状態を良
好にするための制御が行われ、また、乾留ゾーンに設け
られた羽口４から吹き込む酸素含有ガスの流量を調節す
ることによって、堆積層５０の上部を適度に流動させな
がら、フリーボード部のガス温度の制御が行われるよう
になっている。

【００１４】また、先願Ｂにおいては、乾留ゾーンに酸
素含有ガスが吹き込まれるので、廃棄物が乾留されてい
る過程で発生する揮発分が燃焼する。そして、その燃焼
熱が灰分や不燃物を溶融するための熱源の一部として利
用されるので、廃棄物と共に装入する炭素系補助燃料が
節減されると言う効果も得られる。

【００１５】上述のように、先願Ａまたは先願Ｂにおい
ては、酸素含有ガスを吹き込む羽口が２か所に設けられ
ており、灰分や不燃分の溶融に係る制御と、フリーボー
ド部のガス温度の制御がそれぞれ独自に行われるので、
炉底部における灰分や不燃物の溶融状態を適切な状態に
維持しながら、フリーボード部のガス温度を制御するこ
とが可能になった。

【００１６】しかし、先願Ａおよび先願Ｂの技術をさら
に検討したところ、未だ改善すべき余地が残されている
ことが分かった。

【００１７】すなわち、先願Ａにおいては、下部の羽口
５と、堆積層５０の上面よりも上に設けられた羽口３の
双方から吹き込む酸素含有ガスの流量をそれぞれ調節す
ることによって、堆積層５０を緩やかに流動させなが
ら、灰分や不燃分の溶融に係る制御とフリーボード部の
ガス温度の制御を行うようになっているが、この場合、
フリーボード部のガス温度を所定の高温域に維持するこ
とはできるが、廃棄物の種類や処理量によっては、堆積
層５０の流動状態を適切な状態に保つことはできない。

【００１８】もし、堆積層５０の流動が不十分になる
と、堆積層５０内に偏ったガス流路が形成され、吹き込
まれた酸素含有ガスの偏流が起こり易くなる。このよう
な状態になると、堆積層５０内に異常な高温部分が発生
して、その箇所にクリンカが生成する。そして、堆積層
５０が棚吊り状態になって降下しなくなり、操業が異常
状態になると言う問題が起こる。

【００１９】また、先願Ｂにおいては、乾留ゾーンの羽
口４から吹き込む酸素含有ガスの流量を調節するので、
堆積層５０の流動状態を良好にすることは可能になる
が、廃棄物の種類や処理量によっては、堆積層５０の流
動状態を良好にするだけの流量の酸素含有ガスを吹き込
んだだけでは、フリーボード部のガス温度を１０００℃
以上の高温にすることは困難である。もし、乾留ゾーン
の羽口４から多量の酸素含有ガスを吹き込んで、フリー
ボード部のガス温度を高温にすると、堆積層５０の流動
が激しくなり過ぎて多量のダストが発生し、燃焼排ガス
の処理装置を大型なものにしなければならないと言う問
題が起こる。

【００２０】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
ると共に、先願Ａおよび先願Ｂの問題点をも解決し、炉
本体下部における灰分などの溶融状態を良好な状態に維
持しながら、堆積層の流動を良好な状態に維持すること
ができると共に、フリーボード部のガス温度を１０００
℃以上の高温域に維持することができる廃棄物ガス化溶
融炉およびその溶融炉を用いる廃棄物のガス化溶融方法
を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る廃
棄物ガス化溶融炉は、炉本体上部に廃棄物および炭素系
補助燃料の装入口を有すると共に、炉本体側部に酸素含
有ガスを吹込む羽口を有し、装入された廃棄物を熱分解
して可燃性ガスを発生させると共に、廃棄物中の灰分お
よび不燃物を溶融させる竪型炉であって、装入された廃
棄物および炭素系補助燃料によって形成される堆積層の
上面よりも上に相当するレベルに上段の羽口が設けら
れ、堆積層の上部に相当するレベルに中段の羽口が設け
られ、堆積層の下部に相当するレベルに下段の羽口が設
けられていることを特徴とする。

【００２２】請求項２の発明に係る廃棄物のガス化溶融
方法は、請求項１に記載の廃棄物ガス化溶融炉を用いる
廃棄物のガス化溶融方法であって、中段の羽口から、装
入された廃棄物および炭素系補助燃料によって形成され
た堆積層内の上部に酸素含有ガスを吹こんで、堆積層を
流動させながら廃棄物を乾留して可燃性ガスを発生さ
せ、下段の羽口から堆積層内の下部に酸素含有ガスを吹
こんで、廃棄物の灰分および不燃物を溶融させると共
に、上段の羽口から吹き込む酸素含有ガスを調製するた
めに供給する空気および／または酸素の流量を調節し
て、吹き込む酸素の量を変化させ、フリーボード部にお
ける可燃性ガスの温度を１０００℃以上に維持すること
を特徴とする。

【００２３】請求項３の発明に係る廃棄物のガス化溶融
方法は、請求項１に記載の廃棄物ガス化溶融炉を用いる
廃棄物のガス化溶融方法であって、中段の羽口から、装
入された廃棄物および炭素系補助燃料によって形成され
た堆積層内の上部に酸素含有ガスを吹こんで、堆積層を
流動させながら廃棄物を乾留して可燃性ガスを発生さ
せ、下段の羽口から堆積層内の下部に酸素含有ガスを吹
こんで、廃棄物の灰分および不燃物を溶融させると共
に、上段の羽口から吹き込む酸素含有ガスを調製するた
めに供給する空気および／または酸素の流量を調節し
て、上段の羽口から吹き込む酸素含有ガス中の酸素濃度
を変化させ、フリーボード部における可燃性ガスの発熱
量を所定値以上に維持することを特徴とする。

【００２４】なお、廃棄物および炭素系補助燃料の装入
口が設けられる炉本体上部とは、炉本体の上の部分を指
すものであって、必ずしも、炉本体の頂部を意味するも
のではない。従って、上記装入口を設ける箇所はフリー
ボード部の側面であってもよい。

【００２５】また、本発明によれば、装入物によって形
成された堆積層の上部が緩やかに流動するので、本発明
における堆積層とは、装入物が緩やかに流動している部
分をも含むものものとする。そして、堆積層の上面と
は、流動している部分の上面を指すものとする。

【００２６】請求項１の発明に係る廃棄物ガス化溶融炉
においては、装入された廃棄物および炭素系補助燃料に
よって形成される堆積層の上面よりも上に相当するレベ
ルと、上記堆積層の上部（乾留ゾーン）に相当するレベ
ルと、上記堆積層の下部に相当するレベルに、それぞれ
上段の羽口、中段の羽口、下段の羽口が設けられている
ので、この３か所の羽口から吹き込む酸素含有ガスの流
量を調節することによって、フリーボード部のガス温
度、堆積層の上部の流動状態、炉本体下部における灰分
などの溶融状態を、それぞれ個別に制御することがで
き、炉内各部を適切な状態にして操業を継続することが
できる。

【００２７】また、請求項２の発明に係る廃棄物のガス
化溶融方法においては、上記３か所の羽口への吹き込み
ガス量を個別に調節することができるので、炉内各部を
適切な状態に保ちながら、必要に応じて、上段の羽口へ
供給する空気および／または酸素の流量を調節し、上段
の羽口から吹き込む酸素の量を適宜変えることができ
る。このため、フリーボード部における可燃性ガスの燃
焼量が適度になり、ガス温度を、タールが分解し、また
ダイオキシンが生成しない１０００℃以上の温度領域に
維持することができる。

【００２８】また、請求項３の発明に係る廃棄物のガス
化溶融方法においては、必要に応じて、上段の羽口へ供
給する空気および／または酸素の流量を調節し、上段の
羽口から吹き込むガス中の酸素濃度を適宜変えることが
できる。このため、可燃性ガスの燃焼によって生成する
フリーボード部のガスの組成を変えることができ、その
ガスの発熱量を所定値以上に維持することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る廃棄物ガス化
溶融炉の一形態を示す構成図である。１は竪型の炉本体
であって、炉本体１は、その上部に位置する円筒形状の
フリーボード部１ａと、上方に向かって拡径された朝顔
部１ｂと、炉底部１ｃによって構成されている。この炉
本体１の頂部には可燃性廃棄物と炭素系補助燃料の装入
口２が設けられており、炉本体１の側部には、酸素含有
ガスを吹込む羽口が設けられている。この羽口は、炉本
体１の高さ方向に沿って３レベルの周上にそれぞれ複数
個が一組となって設けられている。その一組の羽口は廃
棄物およびコークスなどの炭素系補助燃料によって形成
される堆積層５０の上面よりも上（堆積層５０の上面よ
りも上の空間部）に相当するレベルに設けられた上段の
羽口３であり、他の一組の羽口は堆積層５０の上部（堆
積層５０の上面から２００mm〜２０００mm下）に相当す
るレベルに設けられた中段の羽口４であり、さらに他の
一組の羽口は堆積層５０の下部に相当するレベルに設け
られた下段の羽口５である。図中、６は溶融物の排出
口、７は燃焼排ガスの排出口、８は燃焼排ガスの温度を
計測する温度計、９は燃焼排ガスの分析計、１０，１１
は熱交換器である。

【００３０】なお、図１においては、廃棄物と炭素系補
助燃料の装入口２が炉本体１の頂部に設けられている
が、この装入口２を設ける箇所は頂部に限定されるもの
ではない。上記装入口２の位置は朝顔部１ｂより上方で
あればよく、フリーボード部１ａの側部であってもよ
い。

【００３１】上記の構成によるガス化溶融炉によって、
廃棄物をガス化溶融する場合、まず、装入口２から廃棄
物と炭素系補助燃料の一つであるコークス、およびスラ
グ調整剤などが装入され、これらの装入物によって堆積
層５０が形成される。この堆積層５０を形成している装
入物は、配管１５が接続された中段の羽口４から吹き込
まれる空気によって適度に流動させられながら、その一
部が下部で発生した可燃性ガスと一緒に燃焼する。この
燃焼熱によって、廃棄物が加熱されると共に乾留され、
可燃性ガスが発生する。

【００３２】羽口４から吹き込む空気は、その温度が常
温〜１００℃程度であるのがよい。加熱した空気を吹き
込む場合には、熱交換器１０で燃焼排ガスと熱交換して
加熱された空気が配管１２を経由して供給される（この
場合の供給管路は図示せず）。

【００３３】また、その吹き込み量は、下方から上昇し
てくるガスと一緒になって堆積層５０を適度に流動させ
る程度であるのがよく、後述する試験結果によれば、堆
積層部における空塔速度が０．３〜１．４Ｎｍ／sec
（標準状態換算のガス流速）程度になるようにするのが
よい。

【００３４】乾留された装入物は、堆積層５０の上部か
ら、順次、炉底部まで降下し、下段の羽口５から吹き込
まれる酸素含有ガスによってその残留炭素が燃焼し、灰
化された後、溶融され、溶融物排出口６から抜き出され
る。

【００３５】下段の羽口５から吹き込む酸素含有ガスを
調製するための空気は燃焼排ガスと熱交換させて加熱し
たものであり、熱交換器１１を経由させて配管１３から
供給される。

【００３６】上記酸素含有ガスは高温の空気に酸素を混
合したものであって、その温度は高いほどよいが、上記
のように、供給される空気が燃焼排ガスと熱交換によっ
て加熱されたものであるので、上記酸素含有ガスは、通
常、１００℃〜５００℃程度の温度で吹き込まれる。ま
た、その酸素濃度は、通常は３０％以上であり、炉内の
羽口部５の近傍に形成される高温域が２０００℃以上に
なるように調整される。

【００３７】また、下段の羽口５からの酸素含有ガスの
吹き込みは、堆積層５０の上部を緩やかに流動させなが
ら廃棄物の灰分および不燃物を溶融させるために行うも
のであり、その流量は次の（１）式を満足する範囲にな
る。

【００３８】

【数１】

【００３９】一方、発生した可燃性ガスは、フリーボー
ド部１ａにおいて、上段の羽口３から吹き込まれる酸素
含有ガスによって、その一部が燃焼し、その温度低下が
抑えられる。この際、上段の羽口３へ供給する空気およ
び酸素の流量あるいは空気か酸素の何れかの流量を調節
して、羽口３から吹き込む酸素量の調節すれば、燃焼量
を適宜変えることができるので、フリーボード部１ａの
ガス温度を所定範囲に維持することができる。このよう
にして、フリーボード部１ａ内は、ダイオキシンが生成
せず、かつタールを分解して消失してしまう１０００℃
以上の温度に維持される。ただし、ガス温度が高温にな
り過ぎると、耐火物の劣化が早まり、また炉壁に灰（ダ
スト）が融着する問題が起こるので、その温度の上限は
１２００℃程度に設定するのが望ましい。

【００４０】また、上段の羽口３へ供給する空気および
酸素の流量あるいは空気か酸素の何れかの流量を調節し
て、羽口３から吹き込むガス中の酸素濃度を調節すれ
ば、フリーボード部で生成する可燃性ガスの組成を変え
ることができるので、燃焼排ガスの発熱量を制御するこ
ともできる。

【００４１】上段の羽口３から吹き込む酸素含有ガス
は、空気単独であってもよいが、発熱量の高い燃焼排ガ
スを得ようとする場合には、空気と酸素の混合ガスであ
るのがよい。

【００４２】また、上段の羽口３から吹き込む酸素含有
ガスは、その温度が常温であってもよいが、フリーボー
ド部１ａにおけるガス温度を高温に維持するために吹き
込まれるものであるので、その温度は高い方が望まし
い。このため、上段の羽口３から吹き込む酸素含有ガス
を調製するための空気は燃焼排ガスと熱交換させて加熱
したものであり、熱交換器１０を経由させて配管１４か
ら供給される。

【００４３】ガスの発熱量は１０００kcal／Nm³〜１２
００kcal／Nm³程度の範囲に制御するのがよい。この発
熱量の範囲は次のことを基にして決められた。ガスター
ビンの燃料などに使用する場合には、１０００kcal／Nm
³以上の発熱量を有することが必要であり、また、ガス
の発熱量はできるだけ高いことが望ましいが、高価な酸
素の消費量をできるだけ少なく抑えた際に得られるガス
の発熱量が１２００kcal／Nm³程度であることによる。

【００４４】そして、フリーボード部１ａにおけるガス
温度を所定範囲に維持し、かつガスの発熱量を所定範囲
に維持しようとする場合には、空気および酸素の流量を
上記２つの条件を満足することができる値に設定しなく
てはならない。この空気および酸素の供給流量は、装入
される廃棄物の種類によっても異なるが、廃棄物が、例
えば、シュレッダーダスト（自動車や家電製品の廃品を
破砕して有価物を回収した後の可燃性廃棄物）や都市ご
みである場合、各流量の調節は表１の基準に基づいて行
う。表１はガス温度を１０００℃〜１２００℃に維持
し、ガスの発熱量を１０００kcal／Nm³〜１２００kcal
／Nm³に維持するための流量調節基準であって、その一
部を説明すれば、次の通りである。

【００４５】ガス温度が１０００℃より低い上に、ガス
の発熱量が１０００kcal／Nm³より小さく、２つの測定
値が操業基準を満足していない場合には、酸素の流量を
増加させる。また、ガス温度が１２００℃より高く、ガ
スの発熱量が１２００kcal／Nm³より大きい場合には、
まず、酸素の流量を減少させる。次いで、酸素の供給が
停止されても、正常値にならなければ、空気の流量も減
少させる。

【００４６】

【表１】

【００４７】温度が１０００℃以上に維持された燃焼排
ガスはフリーボード部１ａ内に数秒間滞留した後、燃焼
排ガス排出口７から排出する。そして、熱交換器１０，
１１を通過して、炉内へ吹き込まれる空気と熱交換して
冷却された後、ダスト除去などの処理をする排ガス処理
装置３０へ送られる。処理された燃焼排ガスはガスホル
ダー３１に貯留され、発電用のガスタービンを駆動する
燃料ガスなどの用途に使用される。

【００４８】上述のようにして燃焼排ガスが排出する過
程において、温度計８によってガス温度が計測され、ガ
ス分析計９によってガス分析が行われる。上記ガス温度
の計測値は、制御機構へ送られ、上段の羽口3 へ供給す
る空気または酸素の流量を調節してガス温度を制御する
ためのデータとして活用される。また、上記ガス分析値
は、制御機構へ送られて発熱量に換算され、上段の羽口
3 へ供給する空気または酸素の流量を調節してガスの発
熱量を制御するためのデータとして活用される。

【００４９】図１中、１７は上段の羽口３から吹き込む
酸素含有ガスを調製するための空気の流量調節弁、１８
は酸素配管、１９は上段の羽口３から吹き込む酸素含有
ガスを調製するための酸素の流量調節弁、２０は中段の
羽口４から吹き込む空気の流量調節弁、２１は下段の羽
口５から吹き込む酸素含有ガスを調製するための空気の
流量調節弁、２２は酸素配管、２３は下段の羽口５から
吹き込む酸素含有ガスを調製するための酸素の流量調節
弁である。

【００５０】

【実施例】図１と同様の構成による試験装置を使用して
廃棄物のガス化溶融処理を行った結果について説明す
る。この試験で装入した廃棄物はシュレッダーダストで
あった。

【００５１】この試験においては、上段の羽口３は使用
しないで、中段の羽口４と下段の羽口５だけを使用し、
中段の羽口４から堆積層５０へ吹き込む空気の流量を種
々変更してガス化溶融させ、その間に各種の測定と操業
状態のチェックを行った。この場合、中段の羽口４から
の空気の吹き込みは、図２に記すＡ−Ａ部におけるガス
の空塔速度が０．０８Ｎｍ／sec 〜１．６Ｎｍ／sec に
なるようにその流量を段階的に変更して行った。なお、
図２の装置の構成は図１と同じであるので、同じ符号を
付し、その説明は省略する。

【００５２】まず、各種測定のうち、燃焼排ガス中のダ
スト濃度を測定した結果は図５に示す通りであった。こ
の図５のように、空塔速度（空気吹き込み流量）を大き
くするに従って燃焼排ガス中のダスト濃度が増加する。
そして、ダスト濃度は空塔速度が１．４Ｎｍ／sec を超
える付近から急激に増加し、その値は１０ｇ／Ｎｍ³を
超えようになる。この結果によれば、中段の羽口４から
吹き込む空気の流量は、空塔速度が１．４Ｎｍ／sec 以
下になるようにする必要がある。

【００５３】なお、中段の羽口４から空気の流量を、フ
リーボード１ａ部のガス温度が１０００℃以上になるよ
うにしたところ、空塔速度が１．４Ｎｍ／sec 以上にな
り、燃焼排ガス中には多量のダストが含まれていた。こ
のことから、中段の羽口４から吹き込む空気の流量調節
によって、フリーボード１ａ部のガス温度を１０００℃
以上に維持することは困難であることが分かった。

【００５４】また、中段の羽口４から吹き込む空気の流
量とスラグ化率の関係を調べたところ、図６の如くであ
った。なお、スラグ化率とは、廃棄物、コークス、スラ
グ調整剤などよりなる装入物に含まれる灰分および不燃
物の全装入量に対し、抜き出された溶融スラグ量の比率
であって、次の（２）によって求められる値である。

【００５５】

【数２】

【００５６】図６のように、空塔速度を大きくする従っ
てスラグ化率が低下し、空塔速度が１．４Ｎｍ／sec を
超えると、スラグ化率が９０％以下にまで低下する。こ
のことは、空塔速度が大きくなる従って廃棄物が微粒化
し、ダストの飛散量が著しく増加することを意味してい
る。この結果によれば、中段の羽口４から吹き込む空気
の流量は、空塔速度が１．４Ｎｍ／sec 以下になるよう
にする必要がある。

【００５７】また、中段の羽口４から吹き込む空気の流
量と堆積層５０の棚吊りが起こる状況との関係を調べた
ところ、図７の如くであった。この図７に示すように、
空塔速度が０．３Ｎｍ／sec 以下になると、棚吊りが起
こるようになり、異常状態になる。この結果によれば、
中段の羽口４から吹き込む空気の流量は、空塔速度が
０．３Ｎｍ／sec を超える範囲になるようにする必要が
ある。

【００５８】上記３つの測定または操業状態の記録か
ら、羽口４から吹き込むべき空気流量を求めると、図５
に示したダスト飛散と図６に示したスラグ化率の測定結
果によれば、空塔速度が１．４Ｎｍ／sec 以下になる範
囲であり、図７に示した棚吊り状況の結果によれば、空
塔速度が０．３Ｎｍ／sec 超える範囲である。従って、
上記空気流量の望ましい値は０．３Ｎｍ／sec 〜１．４
Ｎｍ／sec 程度の範囲である。

【００５９】次に、フリーボード部１ａのガス温度を変
えた場合における燃焼排ガス中のダイオキシン類の濃度
と、タール分の濃度を測定した。図８はフリーボード部
のガス温度とダイオキシン類の濃度の関係を示し、図９
はフリーボード部のガス温度とタールの濃度の関係を示
す。

【００６０】図８によれば、フリーボード部のガス温度
が９５０℃以上になると、毒性等価濃度（許容値との
比）で表したダイオキシン類の濃度は大幅に低下する傾
向を示し、上記温度が１０００℃以上になると、毒性等
価濃度は許容値以下になる。

【００６１】また、図９によれば、フリーボード部のガ
ス温度が１０００℃以上に上げると、タールの濃度は許
容値（付着トラブルが発生しない限界値）以下になる。

【００６２】

【発明の効果】請求項１の発明に係る廃棄物ガス化溶融
炉を使用すれば、装入物によって形成される堆積層の上
面よりも上に相当するレベルと、堆積層の上部に相当す
るレベルと、堆積層の下部に相当するレベルに、それぞ
れ上段の羽口、中段の羽口、下段の羽口が設けられてい
るので、炉本体下部における灰分などの溶融状態を良好
な状態に維持しながら、堆積層の流動を良好な状態に維
持することができ、さらにフリーボード部のガス温度を
１０００℃以上の高温域に維持することができ、安定し
た操業を継続することができる。

【００６３】また、請求項２の発明に係る廃棄物のガス
化溶融方法によれば、上段の羽口から吹き込む酸素含有
ガスを調製するために供給する空気および／または酸素
の流量を調節して、上段の羽口から吹き込む酸素の量を
適宜変えることができるので、フリーボード部における
可燃性ガスの燃焼量が適度になり、ガス温度を、タール
が分解し、またダイオキシンが生成しない１０００℃以
上の温度領域に維持することができる。

【００６４】また、請求項３の発明に係る廃棄物のガス
化溶融方法によれば、上段の羽口から吹き込む酸素含有
ガスを調製するために供給する空気および／または酸素
の流量を調節して、上段の羽口から吹き込むガス中の酸
素濃度を適宜変えることができるので、フリーボード部
で生成するガスの組成を変えることができ、そのガスの
発熱量を所定値以上に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃棄物ガス化溶融炉の一形態を示
す構成図である。

【図２】本発明に係る廃棄物ガス化溶融炉の炉本体を示
す図である。

【図３】炉本体下部のレベルおよび堆積層の上面より上
のレベルに羽口が設けられている廃棄物ガス化溶融炉の
構成を示す図である。

【図４】炉本体下部のレベルおよび堆積層上部のレベル
に羽口が設けられている廃棄物ガス化溶融炉の構成を示
す図である。

【図５】中段の羽口から吹き込まれた空気の空塔速度と
燃焼排ガス中のダスト濃度の関係を示す図である。

【図６】中段の羽口から吹き込まれた空気の空塔速度と
スラグ化率の関係を示す図である。

【図７】中段の羽口から吹き込まれた空気の空塔速度と
堆積層の棚吊り回数関係を示す図である。

【図８】フリーボード部のガス温度とダイオキシン類の
濃度（毒性等価濃度）の関係を示す図である。

【図９】フリーボード部のガス温度とタールの濃度の関
係を示す図である。

【図１０】従来技術による廃棄物ガス化溶融炉の構成を
示す図である。

【符号の説明】

１炉本体２廃棄物と炭素系補助燃料の装入口３上段の羽口４中段の羽口５下段の羽口６溶融物の排出口７燃焼排ガスの排出口８温度計９ガス分析計１０，１１熱交換器１７上段の羽口へ供給する空気の流量調節弁１９上段の羽口へ供給する酸素の流量調節弁２０中段の羽口へ供給する空気の流量調節弁２１下段の羽口へ供給する空気の流量調節弁２３下段の羽口へ供給する酸素の流量調節弁

───────────────────────────────────────────────────── 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 5/50 ＺＡＢＦ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢＦＺＡＢＨＺＡＢＧＦ２３Ｌ 7/00 Ｆ２３Ｌ 7/00 Ａ (72)発明者山川裕一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者古川武東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者大野陽太郎東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉本体上部に廃棄物および炭素系補助燃
料の装入口を有すると共に、炉本体側部に酸素含有ガス
を吹込む羽口を有し、装入された廃棄物を熱分解して可
燃性ガスを発生させると共に、廃棄物中の灰分および不
燃物を溶融させる竪型炉であって、装入された廃棄物お
よび炭素系補助燃料によって形成される堆積層の上面よ
りも上に相当するレベルに上段の羽口が設けられ、前記
堆積層の上部に相当するレベルに中段の羽口が設けら
れ、前記堆積層の下部に相当するレベルに下段の羽口が
設けられていることを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉。
【請求項２】請求項１に記載の廃棄物ガス化溶融炉を
用いる廃棄物のガス化溶融方法であって、中段の羽口か
ら、装入された廃棄物および炭素系補助燃料によって形
成された堆積層内の上部に酸素含有ガスを吹こんで、前
記堆積層を流動させながら廃棄物を乾留して可燃性ガス
を発生させ、下段の羽口から前記堆積層内の下部に酸素
含有ガスを吹こんで、廃棄物の灰分および不燃物を溶融
させると共に、上段の羽口から吹き込む酸素含有ガスを
調製するために供給する空気および／または酸素の流量
を調節して、吹き込む酸素の量を変化させ、フリーボー
ド部における可燃性ガスの温度を１０００℃以上に維持
することを特徴とする廃棄物のガス化溶融方法。
【請求項３】請求項１に記載の廃棄物ガス化溶融炉を
用いる廃棄物のガス化溶融方法であって、中段の羽口か
ら、装入された廃棄物および炭素系補助燃料によって形
成された堆積層内の上部に酸素含有ガスを吹こんで、前
記堆積層を流動させながら廃棄物を乾留して可燃性ガス
を発生させ、下段の羽口から前記堆積層内の下部に酸素
含有ガスを吹こんで、廃棄物の灰分および不燃物を溶融
させると共に、上段の羽口から吹き込む酸素含有ガスを
調製するために供給する空気および／または酸素の流量
を調節して、上段の羽口から吹き込む酸素含有ガス中の
酸素濃度を変化させ、フリーボード部における可燃性ガ
スの発熱量を所定値以上に維持することを特徴とする廃
棄物のガス化溶融方法。