JPH10103640A - 廃棄物熱分解処理設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成する廃
棄物熱分解溶融炉１と、その廃棄物熱分解溶融炉１から
の生成ガスを燃焼させる燃焼装置４と、前記燃焼装置４
からの燃焼排ガスにより蒸気を発生する蒸気発生装置５
と、前記蒸気発生装置５からの蒸気によってタービンを
駆動して発電する発電装置９とを備えた廃棄物熱分解処
理設備における蒸気発生装置５からの蒸気温度を高め
て、発電効率を向上すると同時に、廃棄物熱分解処理設
備の操業の安定を図るとともに、除塵装置における負荷
を軽減して、設備の小型化を図る。 【解決手段】 廃棄物熱分解溶融炉１と前記燃焼装置４
との間に、脱塩素剤を生成ガスに添加して前記生成ガス
中の塩素化合物ガスを除去する脱塩素機構２を設けてあ
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、廃棄物熱分解処理
設備に関し、詳しくは、廃棄物を熱分解して熱分解ガス
を生成する廃棄物熱分解溶融炉と、その廃棄物熱分解溶
融炉からの生成ガスを燃焼させる燃焼装置と、前記燃焼
装置からの燃焼排ガスにより蒸気を発生する蒸気発生装
置と、前記蒸気発生装置からの蒸気によってタービンを
駆動して発電する発電装置とを備えた廃棄物熱分解処理
設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、廃棄物熱分解処理設備は、図３に
示すように、廃棄物熱分解溶融炉１を備え、前記廃棄物
熱分解溶融炉１の生成排出する熱分解ガスを燃焼室４ａ
で燃焼させる燃焼装置４と、前記燃焼室４ａで発生する
燃焼ガスの冷却と廃熱利用のための廃熱ボイラ５Ａと、
前記廃熱ボイラ５Ａからの排ガス中の粉塵を除去するバ
グフィルタ３Ａ等の除塵装置３等で構成される排ガス処
理設備１０とを順次煙道６に設けてあり、前記廃熱ボイ
ラ５Ａからの蒸気によって発電する発電装置９を設けて
構成されている。さらに、公害防止の見地から、塩酸等
の設備外の大気中への放出を防止するために、前記廃熱
ボイラ５Ａと前記排ガス処理設備１０との間の煙道６
に、消石灰等の脱塩素剤を供給して、排ガス中の塩素化
合物ガスを除去するための脱塩素機構２を設けている。

【０００３】前記廃棄物熱分解溶融炉１は、炉頂部１ａ
から装入された廃棄物を、炉内で熱分解させ、炉底部１
ｂにまで降下した熱分解残渣に、前記炉底部１ｂに酸素
富化空気等の酸素源ガスを羽口１２から吹き込んで、前
記熱分解残渣を燃焼させて、燃焼残渣を溶融させ、前記
炉底部１ｂに設けたスラグ排出部１ｃから排出して、そ
の下方に備えるスラグ回収装置１３で回収するようにし
てある。

【０００４】前記脱塩素機構２においては、排ガス中の
塩素化合物等酸性系ガスは、脱塩素剤として排ガス中に
吹き込まれる消石灰粉末と気体−固体間の反応を起こし
て塩化カルシウム等を生成し、固体化されて、前記バグ
フィルタ３Ａに補足され、排ガス中の塩素成分等が除去
できるようにしてある。

【０００５】前記発電装置９は、蒸気タービン９ａと、
蒸気タービン９ａの出力軸に動力結合された発電機９ｂ
とを備えており、前記廃熱ボイラ５Ａからの蒸気によっ
て前記蒸気タービン９ａが駆動されることによって、前
記発電機９ｂにより発電するように構成してある。

【０００６】上記のように構成した廃棄物熱分解処理設
備においては、廃棄物熱分解溶融炉１から排出される温
度が２００〜５００℃で、８００〜１２００ｋｃａｌ／
Ｎｍ ³ の熱量を保有する熱分解ガスを燃焼装置４で燃焼
させて、その燃焼熱により廃熱ボイラ５Ａで蒸気を発生
させ、発生した蒸気を発電装置９の蒸気タービン９ａに
供給して、発電機９ｂを駆動して熱エネルギーの回収を
図っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の廃
棄物熱分解処理設備においては、熱分解ガス中には廃棄
物の熱分解によって発生する塩化水素ガスを１５００〜
２０００ｐｐｍ含有し、この有害ガスによる廃熱ボイラ
５Ａの伝熱管の高温腐食を防止するために、前記伝熱管
の表面温度を３５０℃以下に抑えるために、燃焼室４ａ
での熱分解ガスの燃焼条件を過剰空気燃焼にして、空気
の過剰分の冷却効果により、発生する燃焼ガスの温度を
８００〜９００℃程度に維持して、前記廃熱ボイラ５Ａ
の蒸気条件を、蒸気温度３００℃、蒸気圧力２〜２．５
ＭＰａ程度に低く抑えている。このため、熱エネルギー
の回収効率は極めて低く、前記発電装置９における発電
効率は僅か１０〜１２％程度に留まっている。前記伝熱
管の表面温度を抑制するのは、塩素化合物ガスが排ガス
中に存在し、３５０〜５００℃の温度下で器壁が腐食す
る高温腐食現象が起こるので、これを防止するためであ
る。上記燃焼ガス温度の抑制のもう１つの理由は、廃熱
ボイラ５Ａの下流側の脱塩素機構２から供給する消石灰
等の脱塩素剤としての有効温度範囲が６５０〜７００℃
以下である点にもある。前記脱塩素機構２とは、塩素化
合物ガスを固体化合物として固定するための設備であ
り、塩素化合物ガスと接触反応して、例えば、塩化カル
シウムのように固体の化合物を生成する消石灰のような
脱塩素剤を被処理ガス中に供給して接触反応を起こさせ
るものである。因みに、発電効率は蒸気条件に依存し、
蒸気温度、蒸気圧力を高めれば大きく改善されるもので
ある。さらに、燃焼ガス温度を９００℃以下に抑制する
ために過剰空気燃焼させるので、燃焼排ガス量が多くな
り、このために排ガス処理量が多くなり、空気供給設備
や排ガス処理設備１０が大きくなり、結果として全体的
に設備が大型化し、設備の建設コストが高くなるという
問題もある。

【０００８】また、装入される廃棄物中には、飛散しや
すい微粉末も含まれており、廃棄物熱分解溶融炉１から
の生成ガス流中に浮遊して、熱分解も不十分なまま燃焼
装置４に到るため前記溶融炉１内の熱量的にはマイナス
になるという問題を抱えている。

【０００９】そこで、本発明の廃棄物熱分解処理設備
は、上記の問題点を解決し、蒸気温度を高めて、発電効
率を向上すると同時に、廃棄物熱分解処理設備のエネル
ギー的損失を補いかつ操業の安定を図ることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

〔第１特徴構成〕上記の目的のための本発明の廃棄物熱
分解処理設備の第１特徴構成は、請求項１に記載の如
く、廃棄物熱分解溶融炉と前記燃焼装置との間に、脱塩
素剤を生成ガスに添加して前記生成ガス中の塩素化合物
ガスを除去する脱塩素機構を設けてある点にある。 〔第１特徴構成の作用効果〕上記第１特徴構成によれ
ば、燃焼装置の後に配置してある蒸気発生装置の腐食を
防止できる。つまり、燃焼装置の前で脱塩素、即ち、発
生ガス中の主として塩素からなる塩素化合物ガスを、例
えば、消石灰粉末等を用いて固体化合物として発生ガス
中から固定除去するようにしてあるので、例えば、燃焼
に際して、予め除塵して前記固体化合物を除去しておけ
ば、燃焼排ガス中からは塩素化合物ガス等が確実に除去
されており、高温腐食の条件である腐食物質としての塩
素化合物等が存在せず、腐食を防止できるのである。従
って、蒸気発生装置の蒸気管表面温度を高温腐食の作用
下限温度である３５０℃以下に抑える必要がなくなるの
で、前記蒸気発生装置に供給する燃焼ガス温度を１１０
０〜１２００℃等に高めることも可能になり、発生蒸気
温度を５００℃等に高めて、発生蒸気圧力を５ＭＰａ以
上、前記蒸気発生装置の構造によっては、７ＭＰａにま
で高めることが可能になる。従って、発電効率は、２５
〜３０％にまで高めることが可能である。また、燃焼ガ
ス温度を高めることができるので、過剰な空気の供給が
必要なくなり、廃ガス量が少なくなるので、設備の大型
化を抑制できる。その結果、設備を小型化しつつ、発電
効率を向上することが可能になる。

【００１１】〔第２特徴構成〕上記の目的のための本発
明の廃棄物熱分解処理設備の第２特徴構成は、請求項２
に記載の如く、前記第１特徴構成における燃焼装置に供
給する生成ガスの温度を、廃棄物の熱分解に伴って生成
するタール分の凝縮温度以上（例えば、約５００〜７０
０℃）に維持するようにした点にある。 〔第２特徴構成の作用効果〕上記第２特徴構成によれ
ば、腐食タール分の発生の低減とダクト及び集塵器への
付着によるトラブルを抑制することができる。つまり、
燃焼装置に至る生成ガス経路にタール分が付着等のトラ
ブルなく生成ガスが前記燃焼装置に供給される。その結
果、発電効率を向上しつつ、設備を安定して運転できる
ようになる。

【００１２】〔第３特徴構成〕上記の目的のための本発
明の廃棄物熱分解処理設備の第３特徴構成は、請求項３
に記載の如く、前記第１又は第２特徴構成における廃棄
物熱分解溶融炉と前記脱塩素機構との間に可燃性粉塵を
捕集する高温集塵装置を設けて、前記高温集塵装置と前
記廃棄物熱分解溶融炉との間に、前記廃棄物熱分解溶融
炉の燃焼領域に、熱源燃料として使用すべく、前記可燃
性粉塵を供給する粉塵還流機構を設けてある点にある。 〔第３特徴構成の作用効果〕上記第３特徴構成によれ
ば、除塵装置の負荷を軽減し、廃棄物の燃焼熱量を有効
に回収しながら、効率的に脱塩素と最終処分の飛灰量の
低減を行うことが可能になる。つまり、廃棄物熱分解溶
融炉で充分に燃焼しないで生成ガスに同伴して排出され
る可燃性粉塵を還流することにより、未燃焼の粉塵が脱
塩素機構にまで同伴される粉塵を少なくでき、且つ、粉
塵に至るまでの燃焼熱量を回収できるようになる。その
結果、発電効率を向上しつつ、設備を小型化しながら、
一層安定して運転できる。

【００１３】〔第４特徴構成〕そして、本発明の廃棄物
熱分解処理設備の第４特徴構成は、請求項４に記載の如
く、前記第１〜第３の何れかの特徴構成における廃棄物
熱分解溶融炉の生成ガス排出路の手前に高温集塵機を配
置してある点にある。 〔第４特徴構成の作用効果〕上記第４特徴構成によれ
ば、除塵装置の負荷を大幅に軽減し、廃棄物熱分解溶融
炉の小型化並びに操業の効率化が可能になる。つまり、
生成ガス中の固形物を排出路手前で捕集するので、脱塩
素機構に至るまでの管路に集塵装置を設ける必要がなく
なる。さらに、前記第３特徴構成における粉塵還流機構
を高温集塵機のフィルタ洗浄設備と、下方の溶融炉内空
間とで構成でき、前記高温集塵機で捕集した粉塵は、常
に炉内に戻されるようになる。従って、廃棄物熱分解溶
融炉から発生する粉塵量を極度にまで低減できるので、
除塵装置に至る粉塵は大幅に低減できる。また、前記高
温集塵機は常に温度制御された炉内雰囲気であるので、
発生ガス中のタール分が前記高温集塵機のフィルタに凝
縮するおそれもない。尚、高温集塵機が廃棄物熱分解溶
融炉の炉頂部に形成されれば、外部に設ける集塵機に比
して施設の簡略化が可能である。前記フィルタへのター
ル分の凝縮がないので、高温集塵機の保守も容易とな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】上記本発明の廃棄物熱分解処理設
備の実施の形態の一例について、以下に、図面を参照し
ながら説明する。尚、前記従来の技術において説明した
要素と同じ要素並びに同等の機能を有する要素に関して
は、先の図３と同一の符号を付し、詳細の説明の一部は
省略する。

【００１５】本発明の廃棄物熱分解処理設備の一例を図
１に示すが、廃棄物熱分解溶融炉１と、その廃棄物熱分
解溶融炉１からの生成ガス中の粉塵を捕集する高温集塵
装置７と、除塵後の生成ガスを燃焼させる燃焼装置４
と、前記燃焼装置４からの燃焼排ガスにより蒸気を発生
する蒸気発生装置５と、前記蒸気発生装置５からの排ガ
スを大気中の放出する煙突に導く煙道６に順次備えてい
る。さらに、前記廃棄物熱分解溶融炉１と前記高温集塵
装置７との間に、消石灰粉末等の脱塩素剤を生成ガスに
添加して前記生成ガス中の塩素化合物ガスを除去する脱
塩素機構２を設けてある。そして、前記廃棄物熱分解溶
融炉１と前記脱塩素機構２との間に、前記廃棄物熱分解
溶融炉１から前記生成ガスと共に排出される可燃性粉塵
を捕集して、前記廃棄物熱分解溶融炉１の燃焼領域の熱
源燃料として使用すべく、前記可燃性粉塵を供給する粉
塵還流機構８を設けてある。

【００１６】前記粉塵還流機構８は、高温集塵機８ａ
と、その高温集塵機８ａホッパの底部から捕集粉塵を回
収して、前記廃棄物熱分解溶融炉１の燃焼領域に供給す
るスクリューフィーダ８ｂとで構成してあり、前記スク
リューフィーダ８ｂは廃棄物熱分解溶融炉１の羽口１２
形成部に接続してある。このように炉底部１ｂに飛散廃
棄物を供給することにより、未燃分を燃焼させて熱回収
できるのみならず、供給された飛散廃棄物が減量するの
で、安定した廃棄物の処理が可能になると同時に、粉塵
の蓄積をも回避できる。

【００１７】上記本発明の廃棄物熱分解処理設備におい
ては、廃棄物熱分解溶融炉１と高温集塵装置７との間
に、脱塩素機構２を設けてあるので、燃焼装置４の手前
で生成ガス中の塩素化合物ガスが除去されているので、
燃焼装置４に後続する蒸気発生装置５には塩素化合物ガ
ス、粉塵共に除去された燃焼ガスが供給されるので、従
来問題となっていた高温腐食の原因が除去されており、
蒸発管と充分に高温の燃焼ガスと接触させて高温高圧の
蒸気を発生させることが可能である。その結果、発電効
率は飛躍的に向上し、例えば、過剰空気率を１より僅か
に高くして、燃焼ガス温度を１１００〜１２００℃に高
めることも可能であり、蒸気発生装置５におけるボイラ
出口蒸気温度を約５００℃以上にすることが可能にな
る。従って、蒸気圧力は５〜７ＭＰａにまで高めること
が可能で、発電効率は２５〜３０％或いはそれ以上を達
成することも可能である。

【００１８】さらに、前記脱塩素機構２の直後に高温集
塵装置７を配置してあることにより、脱塩素剤は、生成
ガスと気流中で接触反応するだけでなく、前記高温集塵
装置７のフィルタ７ａの表面に捕捉された状態で、生成
ガスが前記フィルタ７ａを通過することになり、前記高
温集塵装置７が反応塔の役割をも果たし、反応効率の好
ましくないガス中での固体が除かれているので、脱塩素
剤の効率を高めることができるようになる。従って、脱
塩素剤の使用量を低減でき、結果としてフィルタ７ａの
負荷をも低減できる。

【００１９】また、例えば、前記燃焼装置４に供給する
前記生成ガスの温度を、廃棄物の熱分解に伴って生成す
るタール分の凝縮温度以上に維持するようにすれば（前
記溶融炉上部又は途中経路に発生ガス燃焼用の空気等の
供給口１４をつける方法もある。）、廃棄物熱分解溶融
炉１から排出されるタール分の凝縮によるトラブルを回
避できる。

【００２０】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。 〈１〉上記実施の形態に於いては、廃棄物熱分解溶融炉
１と脱塩素機構２との間に可燃性粉塵を捕集する高温集
塵装置３を設けた例を示したが、高温集塵機８ａを廃棄
物熱分解溶融炉１の生成ガス排出路６ａの手前に配置し
てもよい。その例を図２に示すが、廃棄物熱分解溶融炉
１の炉頂部１ａに、高温集塵機８ａを配置し、その高温
集塵機８ａの排出部８ｂを、廃棄物熱分解溶融炉１から
の生成ガス排出路６ａとし、炉頂部１ａの側壁から炉内
の高温集塵機８ａのフィルタに向けて逆圧洗浄気体を吹
き込むフィルタ洗浄機構のフィルタ洗浄手段（略）を臨
ませてある。このように構成すれば、前記フィルタ洗浄
機構１１によって高温集塵機８ａのフィルタから吹き落
とされた粉塵は、下方の処理領域で再び処理され、炉内
からの粉塵が生成ガス排出路６ａに排出されることがな
くなる。

【００２１】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物熱分解処理設備の一例を示す説
明図

【図２】本発明の廃棄物熱分解処理設備の他の例を示す
説明図

【図３】従来の廃棄物熱分解処理設備の一例を示す説明
図

【符号の説明】

１ 廃棄物熱分解溶融炉 ２ 脱塩素機構 ４ 燃焼装置 ５ 蒸気発生装置 ７ 高温集塵装置 ８ 粉塵還流機構 ８ａ 高温集塵機 ９ 発電装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｚ (72)発明者 鎌田 充彦 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ技術開発研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成す
   る廃棄物熱分解溶融炉（１）と、その廃棄物熱分解溶融
   炉（１）からの生成ガスを燃焼させる燃焼装置（４）
   と、前記燃焼装置（４）からの燃焼排ガスにより蒸気を
   発生する蒸気発生装置（５）と、前記蒸気発生装置
   （５）からの蒸気によってタービンを駆動して発電する
   発電装置（９）とを備えた廃棄物熱分解処理設備であっ
   て、 前記廃棄物熱分解溶融炉（１）と前記燃焼装置（４）と
   の間に、脱塩素剤を生成ガスに添加して前記生成ガス中
   の塩素化合物ガスを除去する脱塩素機構（２）を設けて
   ある廃棄物熱分解処理設備。
2. 【請求項２】 前記燃焼装置（４）に供給する前記生成
   ガスの温度を、廃棄物の熱分解に伴って生成するタール
   分の凝縮温度以上に維持するようにした請求項１記載の
   廃棄物熱分解処理設備。
3. 【請求項３】 前記廃棄物熱分解溶融炉（１）と前記脱
   塩素機構（２）との間に可燃性粉塵を捕集する高温集塵
   装置（７）を設けて、前記高温集塵装置（７）と前記廃
   棄物熱分解溶融炉（１）との間に、前記廃棄物熱分解溶
   融炉（１）の燃焼領域に、熱源燃料として使用すべく、
   前記可燃性粉塵を供給する粉塵還流機構（８）を設けて
   ある請求項１又は２に記載の廃棄物熱分解処理設備。
4. 【請求項４】 高温集塵機（８ａ）を前記廃棄物熱分解
   溶融炉（１）の生成ガス排出路の手前に配置してある請
   求項１〜３の何れかに記載の廃棄物熱分解処理設備。