JPH10132234A

JPH10132234A - ガスタービン複合発電方法

Info

Publication number: JPH10132234A
Application number: JP9256015A
Authority: JP
Inventors: Shosaku Fujinami; 晶作藤並; Shiyuuichi Nagatou; 秀一永東; Takahiro Oshita; 孝裕大下; Toshio Fukuda; 俊男福田
Original assignee: Ebara Corp; Ube Industries Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ube Corp
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】有機性廃棄物を主たる原料とし、連続で一定
負荷にてガス化処理を行いつつ、電力需要の変動に対応
して発電できる廃棄物の資源化方法を提供する。【解決手段】廃棄物を低温のガス化炉でガス化し、
得られるガスとチャーを溶融炉に導入して高温でガス化
し、得られたガスをガスタービンへ供給して発電を行う
複合発電方法において、溶融炉からの生成ガスの一部又
は大部分を分岐してメタノールを合成して貯蔵し、必要
に応じてガスタービンに供給して発電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃棄物の資
源化に係わり、特に、都市ごみ、固形化燃料、スラリー
化燃料、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄
物、自動車廃棄物、低品位石炭、廃油等をガス化し、上
記の廃棄物中に含まれる金属や灰分をリサイクル利用可
能な状態で回収するとともに、得られる一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）及び水素（Ｈ₂ ）を主成分とするガスを発電用のガ
スタービン及び／又はボイラの燃料とし、あるいはメタ
ノール（ＣＨ₃ ＯＨ）等の合成液体燃料の原料にする有
機性廃棄物の資源化方法に関する。

【０００２】ここで固形化燃料には、都市ごみを破砕選
別後、生石灰等を添加して圧縮成形したＲＤＦと称する
もの、スラリー化燃料には都市ごみを破砕後水スラリー
化し、高圧下で水熱分解により油化したものが含まれ
る。ＦＲＰは繊維強化プラスチックのことであり、バイ
オマス廃棄物には上下水廃棄物（夾雑物、し渣、下水汚
泥等）、農産廃棄物（もみがら、稲わら、余剰産物
等）、林産廃棄物（のこくず、バーク、間伐材等）、産
業廃棄物（パルプチップダスト等）、建築廃材等があ
る。低品位石炭には、石炭化度の低い褐炭、亜炭、泥
炭、もしくは選炭時に出るボタ等が含まれる。また、本
発明は、オイルシェール、厨芥、獣類の屍体、その他い
かなる有機物にも適用可能である。

【０００３】

【従来の技術】メタノールはＣＯとＨ₂ から成る合成ガ
スから高圧下で触媒を用いて合成されるが、こうした合
成ガスは天然ガス、ナフサなどのスチームリフォーミン
グか、石油、石炭、石油コークスなどの部分燃焼、すな
わちガス化により得られてきた。石炭から合成ガスを作
る場合、石炭を水スラリー化した後に高圧下の気流床炉
に供給してガス化を行う方法がある。この場合、多量の
水をガス化温度まで昇温させるため、冷ガス効率が低下
するという問題があった。又、石炭を水スラリー化する
ための湿式ミル等の設備や高価な添加剤を必要とした。

【０００４】一方、都市ごみ、廃プラスチック、廃ＦＲ
Ｐ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物に代表される有機
性廃棄物は、焼却処理により減容化されるか、あるいは
未処理のまま最終処分（埋立）されてきた。直接、間接
をとわず、これらがリサイクル利用される量は全体から
見ればごく僅かであった。

【０００５】合成ガスの原料である天然ガス、ナフサ、
石油、石炭、石油コークス等の多くは海外からの輸入に
依存しているため、二度にわたる石油ショック以降、合
成ガスから作られる製品の多くは国際競争力を失うに至
った。このため、安価でしかも自国内で調達可能な合成
ガスの原料が久しく待望されてきた。

【０００６】これを解決するため、本発明者らは先に有
機性廃棄物を二段ガス化して、得られるガスを有効利用
する特願平８−３５５４０８号を提案している。従来、
図４のように、石炭をガス化し、得られたガスを燃料と
してガスタービンを駆動して発電を行うとともに、廃熱
ボイラにより回収したスチームでスチームタービンを駆
動して発電を行う複合サイクル発電技術が知られてい
る。また、石炭をガス化することにより合成ガスを生成
し、生成した合成ガスからメタノールを製造して貯蔵
し、必要に応じてガスタービン等の燃料として使用する
ことにより電力需要の多いピーク時に対応する方法が知
られている。さらに、プラスチックを、ガス化すること
により可燃ガスを生成し、ガスタービンに供給して発電
を行うシステムも知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】廃棄物を原料とする場
合、廃棄物中に塩化ビニール等があると、塩化水素の発
生が避けられない。その塩化水素が原因で生成されるダ
イオキシンの発生を防止する必要がある。ダイオキシン
はガス化設備の起動停止時に特に多く発生する。そのた
め、石炭と異なり、廃棄物を原料とする場合は、ガス化
設備の起動停止を極力少なくする必要がある。また、石
炭と異なり、廃棄物は嵩高いことが多いため、保管場所
を広くとり、また保管中の悪臭発生等の問題もある。従
って、廃棄物の処理は、生成ガスの必要量とは無関係
に、一定量を連続処理する必要がある。ところが、ガス
化による生成ガス中に塩化水素が含まれると、ＣＯ転化
用の触媒を損傷することになる。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決し、有機性廃
棄物を主たる原料とし、連続で一定負荷にてガス化処理
を行いつつ、電力需要の変動に対応して発電できる廃棄
物の資源化方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、廃棄物をガス化し、得られたガスを用
いて、電力需要の多い時間帯は大部分をガスタービンに
供給して発電するとともに、一部分はメタノール等を製
造して貯蔵し、電力需要の少ない時間帯は、ガスの大部
分よりメタノール等の合成燃料を製造して、一部分はガ
スタービンに供給して発電し、電力需要の大きい時間帯
に貯蔵したメタノールをガスタービンに供給して発電に
用いることを特徴とする廃棄物の資源化方法としたもの
である。

【００１０】前記資源化方法において、ガス化する廃棄
物には、廃棄物の量及び質の変動を吸収するために品質
が安定した石炭等の化石燃料を補助原料として使用する
のがよく、また、前記発電は、ガスタービン又は蒸気タ
ービンの１種以上を用いて行うことができ、夜間に製造
したメタノール等は合成燃料を昼間の発電用燃料として
有効利用することができる。

【００１１】さらに、前記ガス化を行うガス化システム
は、廃棄物を部分燃焼する低温ガス化工程に、低温ガス
化工程からのガス、チャー及びタールを高温でガス化し
て改質すると共に、灰分を溶融スラグ化する高温ガス化
工程とからなる２段ガス化を用い、該低温ガス化工程は
流動床方式で行うのがよく、前記低温及び／又は高温ガ
ス化工程は、常圧又は１０〜４０気圧の加圧下で行うこ
ととしたものである。また、高温ガス化炉とメタノール
生成プラントの間にアルカリ洗浄工程を入れることによ
り、塩化水素等を完全除去し、ＣＯ転化触媒の損傷を防
ぐものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明をより詳細に説明す
る。図１に本発明の基本フロー図を示し、図２により詳
細フロー図を示す。図１に示すように、本発明では、廃
棄物のガス化プラントに隣接して、メタノール合成プラ
ント、メタノール貯蔵タンク及び発電プラントを設置
し、夜間はガス化プラントで生成されたＣＯ、Ｈ₂ 主体
の合成ガスを原料としてメタノール合成を行い、生成さ
れたメタノールは専用のタンクに貯蔵する。

【００１３】電力需要の多い昼間は、電力需要の少ない
夜間に製造され貯留されたメタノール並びにガス化プラ
ントからのガス化ガスを燃料としてガスタービンを駆動
して発電を行い、次いで、廃熱ボイラーを用いてガスタ
ービン排ガスからスチームを回収して蒸気タービンによ
り発電を行うものである。メタノール合成プラント及び
発電プラントは、完全に停止させると再起動に時間がか
かるため、電力需要の少ない時間帯は発電プラントの運
転を最小とし、電力需要の多い時間帯はメタノールプラ
ントの運転を最大として、両プラント共連続運転するの
が望ましい。例えば、ガス化プラントからのガスを、電
力需要が多い間にはメタノール合成プラントへ２０％、
発電プラントへ８０％、電力需要が少ない間はメタノー
ル合成プラントへ８０％、発電プラントへ２０％分配す
るのが望ましい。

【００１４】なお、夜間製造される合成液体燃料は、メ
タノールの他に、エタノール、ガソリンでもよい。図１
に示した発電システムに用いるガス化プラントは、前記
低温ガス化工程を行うガス化炉と前記高温ガス化工程を
行う溶融炉に分け、また合成液体燃料の製造とガスター
ビンによる発電効率向上の面から、加圧型とすることが
望ましい。

【００１５】本発明は、ガス化プラントをメタノール製
造プラントに隣接して設置し、都市ごみ、固形化燃料、
スラリー化燃料、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマ
ス廃棄物、自動車廃棄物等の有機性廃棄物をガス化し
て、ＣＯ、Ｈ₂主体の合成ガスに変換することにより、
焼却や投棄に伴う諸問題を解決するとともに、発電利用
を図るものである。

【００１６】有機性廃棄物をガス化するためには、流動
層ガス化炉と旋回式溶融炉を組合せて用いるのが好適で
ある。流動層ガス化炉では砂（硅砂、オリビン砂な
ど）、アルミナ、鉄粉、石灰石、ドロマイト等を流動媒
体として用いる。廃棄物のうち、都市ごみ、バイオマス
廃棄物、プラスチック廃棄物、自動車廃棄物等は３０cm
程度に粗破砕する。固形化燃料、スラリー化燃料はこの
まま使用する。低品位石炭は、４０mm以下に粗破砕す
る。これらを、複数のピットに分けて受入れ、各々のピ
ットで十分撹拌・混合した後に、適宜ガス化炉に供給す
る。勿論、ガス化炉への供給は、各ピットより別々に行
っても、混合して行っても良い。

【００１７】また、ガス化される有機性廃棄物の質、量
の変動を極力抑えるために併用される高品位石炭等の補
助燃料の量は廃棄物の性状により適宜決められる。廃棄
物はガス化炉に供給され、流動層部にて５５０〜８５０
℃で低温ガス化を行う。さらに後段の溶融炉にて１２０
０〜１５００℃で高温ガス化を行う。これら低温、高温
のガス化反応にはガス化剤として酸素、スチームの混合
ガス或いは純酸素を必要に応じ予熱して用いる。従っ
て、それぞれの段階でのガス化に必要な熱量は、廃棄物
の部分燃焼により得られる。廃棄物に含まれる金属のう
ち融点が流動層温度より高いものは、ガス化炉の炉底よ
り流動媒体と共に排出される。従って、アルミニウムを
回収するには、流動層温度をアルミニウムの融点である
６６０℃より低くする必要がある。

【００１８】後段の溶融炉では１２００〜１５００℃の
高温ガス化により、タールとチャーは完全に分解ガス化
され、生成ガスはＨ₂ 、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏからなるガ
スとなる。また、溶融スラグ化した灰分は、溶融炉の炉
底より連続的に排出された後に水砕され、セメント、そ
の他の土木建築材の資材として利用される。

【００１９】流動層部でのガス化によりガス、タール、
チャーが生成するが、温度が低いほどタールとチャーの
生成率は増加し、ガスの生成率は減少する。４５０℃以
下では熱分解速度が極度に遅くなるため、未分解物が流
動層上に堆積する危険が増し、運転が困難となる。逆
に、流動層温度が上がる程、ガスの生成率は高くなる
が、反応速度が速くなり過ぎると、炉内圧の変動を大き
くしたり、また、アルミニウム等金属の回収に支障を生
じるため、熱分解温度は６５０℃以下とすることが好ま
しい場合が多い。通常、化学工業原料用の合成ガスを製
造する場合、操作圧力は１０〜４０atmの加圧下で行う
が、ガス化を常圧で行った後に昇圧して、ＣＯ転化等の
ガス精製を１０〜４０atm の加圧下で行うことも現実的
な方法として考えられる。

【００２０】現在、廃棄物の完全燃焼用として開発が行
われている低温ガス化と高温燃焼を組合せたガス化溶融
システムの特徴を以下に示すが、このガス化溶融システ
ムで用いられている空気を酸素主体のガス化剤で置き換
えたものが、本発明の二段ガス化方式である。従来の固体燃焼に代わるガス燃焼のため、１．３程
度の低空気比燃焼が実現され、その結果排ガス量は大幅
に低減される。高温燃焼により、排ガス中の未燃物質及びダイオキ
シン類の前駆体はほとんど分解されるため、ダイオキシ
ン類の合成が抑制される。廃棄物中の灰分は無害なスラグとして回収される。
このため、埋立地の延命化が図れ、路盤材等への利用も
可能となる。システム中にダイオキシン分解や灰溶融の機能が組
み込まれるため、装置全体がコンパクト化され、建設コ
ストもそれぞれの機能を在来型の焼却設備に付加したよ
り安価となる。排ガス量が大幅に低減されることは、排
ガス処理機器のコスト低減に連がる。ガス化で生成するガス、チャー、タールのエネルギ
ーを灰の溶融に有効活用できるため、灰溶融の専用設備
を設けたときに必要な膨大な電力等が不要となり、運転
コストを低くできる。２０％以上の高効率発電型とすることが可能であ
る。鉄、銅、アルミニウム等の金属は、リサイクル可能
な未酸化でクリーンな状態で回収できる。

【００２１】前記方法において、有機性廃棄物は、都市
ごみ、固形化燃料、スラリー化燃料、廃プラスチック、
廃ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、低品位石
炭、廃油のうち１種以上を用いることができる。前記有
機性廃棄物の質、量の変動を抑えるために、補助燃料と
して石炭、オイルコークス等の高カロリーの化石燃料を
一定量併用するのが好適である。

【００２２】次に図２を用いて、本発明をより詳細に説
明する。本発明で用いるガス化方式は、低温ガス化工程
と高温ガス化工程を組合せたもので、低温ガス化工程に
は比較的低温にて部分酸化する流動層炉、高温ガス化工
程には灰が溶融するような高温にて部分酸化する溶融炉
を用いることが好ましい。該低温ガス化工程に用いる流
動層炉は、流動層部が５５０〜８５０℃に維持され、供
給された廃棄物と石炭を流動層中にて酸素、スチームと
接触させることにより部分燃焼を行う。炉底からは廃棄
物中の鉄、銅、アルミニウム等の金属がリサイクル利用
に適した未酸化でクリーンな状態で回収される。ここ
で、流動層炉を流動媒体が流動層中で旋回するタイプと
することにより、廃棄物や石炭の破砕処理がより軽度で
済むとともに、不燃物排出やチャーの層内粉砕やクリン
カーの発生防止に優れた性能を発揮することができる。

【００２３】前記高温ガス化工程に用いる溶融炉は、ガ
ス化炉から供給されるガス、チャー、タールを１２００
〜１５００℃の高温下で酸素と接触させることにより瞬
時に部分燃焼すると共に灰分を溶融スラグ化して炉底よ
り排出する。ここで、溶融炉を旋回式溶融炉とすると、
高負荷処理が可能になるとともに、旋回流に伴う遠心力
のため、生成したスラグミストは炉壁に集まり、壁面に
形成されたスラグ相中に捕捉される。こうして、チャー
の完全ガス化が可能となるため、未燃カーボンを炉に戻
すための装置等がほとんど不要となると共に、溶融した
スラグが炉壁の内面をコーティングすることにより、塩
化水素による腐食を防ぐことが可能となる。従って、溶
融炉には旋回式溶融炉を採用することが好ましい。

【００２４】また、前記低温ガス化と高温ガス化のため
のガス化剤としては、空気分離により得られる酸素とス
チームの適宜混合して用いる。さらに、本発明のガス化
方式は、廃棄物を低温ガス化する流動層ガス化炉と、該
流動層ガス化炉の生成物であるガス、タール、チャーを
高温にてガス化する溶融炉燃焼室と、該溶融炉燃焼室か
らのガスとスラグを冷却するスラグ分離室を有するのが
よい。

【００２５】該スラグ分離室の下流には、廃棄物中の塩
素に由来する塩化水素等の有害ガス及びダストを除去す
るための洗浄塔を設ける。該洗浄塔は炭酸ナトリウム
（Ｎａ₂ＣＯ₃）等を用いたアルカリ水溶液を用いる。洗
浄塔にて精製されたガスは、ＣＯ転化工程に入る。ガス
中のＣＯをＨ₂ に転化する反応は次式に従う。ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ＝Ｈ₂＋ＣＯ₂ 本反応には、鉄・クロム系の触媒が用いられることが多
い。ガス中のＨ₂ 、ＣＯのモル比は１：１前後となるこ
とが多いため、ガスの一部はＣＯ転化工程をバイパスさ
せ、最終的なＨ₂ 、ＣＯのモル比が２：１になるように
調整することが必要である。ただし、ガス化原料に廃棄
物を用いると、廃棄物自身の質が変動することにより、
ガス中のＨ₂ 、ＣＯのモル比の変動が避けられない。従
って、ＣＯ転化後のガス中のＨ₂ 、ＣＯの濃度を連続測
定することにより、ＣＯ転化工程をバイパスするガス量
をコントロールすることが必要である。ＣＯ転化後のガ
スは、ＣＯ転化炉入口のガスと熱交換する。

【００２６】この後で、酸性ガス除去工程に入り、ガス
中のＨ₂Ｓ、ＣＯ₂といった酸性ガスを除くために、低温
のメタノールと接触して物理吸収させる。吸収された酸
性ガスは、必要に応じて高純度のＣＯ₂とＨ₂Ｓリッチガ
スに分けて取り出され、各々化学原料用、硫黄回収用に
向けられる。再生されたメタノールは循環使用される
が、合成された粗メタノールから補充が可能であるのも
本発明の大きな特長となっている。最終のメタノール合
成は、下記反応式を用いて気相法又は液相法にて市販の
メタノール合成触媒を用いて行う。ＣＯ＋２Ｈ₂＝ＣＨ₃ＯＨ製造されたメタノールガスは、熱交換器にて冷却され、
液状の粗メタノール溶液として回収される。この粗メタ
ノール溶液を蒸留塔にて精留して、精製メタノールにす
る。

【００２７】また、前記廃棄物の資源化において、別
に、空気中より酸素を分離するための空気分離器を備
え、分離された酸素を前記ガス化炉及び／又は溶融炉に
導入させる手段とを配備する。完全燃焼を目的とするガ
ス化溶融システムの場合、酸素源として通常は空気を使
用するが、これを酸素、スチーム主体のガス化剤に置き
換えることにより、燃料ガスを回収することが可能とな
る。

【００２８】図３に、本発明の中核をなすガス化炉１と
溶融炉２を示す。ガス化炉１には、流動媒体ｄを流動層
３の中央部と周辺部の間で旋回させるタイプの流動層炉
を、溶融炉２には、ガス化炉１より導入された可燃ガス
とガス化剤を高速で旋回しながら高温ガス化するタイプ
の旋回式溶融炉を使用している。

【００２９】ガス化炉１に供給された廃棄物ａは、好ま
しくは５５０〜８５０℃に保持された流動層３中で酸
素、スチームと接触することによりガス化される。不燃
物ｃは流動媒体ｄと共に抜き出され、スクリーン８で分
離され、不燃物ｃのみがロックホッパ１０を介して外部
排出され、流動媒体ｄはガス化炉に戻される。ガス化に
より生成したガス、タール、チャーは、後段の溶融炉２
の燃焼室４に供給され、１２００〜１５００℃の高温で
ガス化される。このため、チャー中の灰分は溶融スラグ
化され、スラグ分離室６の水槽５からガラス状のスラグ
粒ｆとして回収される。１０はロックホッパ、１１はス
ラグスクリーンである。溶融炉を出たガス化ガスｅは、
スクラバー７でスラグミストや塩化水素を除去し、ＣＯ
転化や酸性ガス除去の工程を経た後に、クリーンな合成
ガス（ＣＯ＋Ｈ₂ ）となる。このように本システムでは
廃棄物の合成ガスへの転換を目的とするため、ガス化炉
及び溶融炉へはガス化剤として酸素ｂと水蒸気ｇが供給
される。また、炉内の圧力は通常１０〜４０気圧の加圧
条件下で操作される。

【００３０】図４は、本発明のガス化方法を実施するガ
ス化炉の主要部の図解的な縦断面図、図５は、図４のガ
ス化炉の図解的な水平断面図である。図４に示されるガ
ス化炉において、流動層炉１内へ炉底に配置される流動
化ガス分散機構１０６を介し供給される流動化ガスは、
炉底中央部２４付近から炉内へ上向き流として供給され
る中央流動化ガス２７及び炉底周辺部２３から炉内へ上
向き流として供給される周辺流動化ガス２８から成る。

【００３１】中央流動化ガス２７と、周辺流動化ガス２
８は、酸素、酸素と水蒸気の混合気体、及び水蒸気の３
種の気体の内の１つから選択される。中央流動化ガスの
酸素濃度は、周辺流動化ガス以下とされる。流動化ガス
全体に供給される酸素量は、可燃物１１の燃焼に必要な
理論量の３０％以下とされる。

【００３２】中央流動化ガス２７の質量速度は、周辺流
動化ガス２８の質量速度より小とされ、炉内周辺部上方
における流動化ガスの上向き流はデフレクタ２６により
炉の中央部方向へ転向される。それによって、炉の中央
部に流動媒体（一般的には硅砂を使用）の下降流動層２
９が形成されると共に炉内周辺部に流動媒体の上昇流動
層２１０が形成される。流動媒体は、矢印１１８で示す
ように、炉周辺部の上昇流動層２１０を上昇し、次にデ
フレクタ２６により転向され、下降流動層２９の上部へ
流入し、下降流動層２９を下降し、次に矢印１１２で示
すように、ガス分散機構１０６に沿って移動し、上昇流
動層２１０の下方へ流入することにより、上昇流動層２
１０と下降流動層２９の間を矢印１１８及び１１２で示
すように循環する。

【００３３】可燃物供給口１０４から下降流動層２９の
上部へ供給された廃棄物２１１は、流動媒体と共に下降
流動層２９中を下降する間に、流動媒体の有する熱によ
りガス化される。下降流動層２９中は、酸素が無いか少
ないため、ガス化により生成した高カロリーのガスは燃
焼されることなく、下降流動層２９中を矢印１１６のよ
うに抜ける。それ故、下降流動層２９は、ガス化ゾーン
Ｇを形成する。フリーボード１０２へ上昇した生成ガス
は、矢印１２０で示すように上昇する。

【００３４】下降流動層２９で生成したチャーは、下降
流動層２９の下部から、流動媒体と共に矢印１１２で示
すように炉内周辺部の上昇流動層２１０の下部へ移動
し、比較的酸素濃度の高い周辺流動化ガス２８により部
分燃焼される。このため、上昇流動層２１０は、酸化ゾ
ーンＳを形成する。上昇流動層２１０中において、流動
媒体は、チャーの燃焼熱により加熱される。加熱された
流動媒体は、矢印１１８で示すように、傾斜壁２６によ
り反転され、下降流動層２９へ移り、ガス化の熱源とな
る。こうして流動層全体の温度は、５５０〜８５０℃に
維持される。

【００３５】図４及び図５に示すガス化炉１によれば、
流動層中にガス化ゾーンＧと酸化ゾーンＳが形成され、
流動媒体が両ゾーン間を循環することにより、ガス化ゾ
ーンＧにおいて、発熱量の高い可燃ガスが生成され、酸
化ゾーンＳにおいては、チャーを効率良く部分燃焼させ
ることができる。それ故、可燃物を効率良くガス化させ
ることができる。

【００３６】図５に示される流動層炉１の水平断面にお
いて、ガス化ゾーンＧを形成する下降流動層２９は、炉
中心部において円形であり、酸化ゾーンＳを形成する上
昇流動層２１０は、下降流動層２９のまわりにリング状
に形成される。上昇流動層２１０の外周にはリング状の
不燃物排出口２５が配置される。流動層ガス化炉１を円
筒形とすることにより、高い炉内圧を容易に支持するこ
とができる。別法として、ガス化炉自体を炉内圧に耐え
る構造とせず、ガス化炉の外部に別途圧力容器（図示し
ない）を設けることもできる。

【００３７】図６は、本発明のガス化方法を実施する第
２実施例のガス化装置の主要部の図解的な縦断面図、図
７は、図６のガス化装置の図解的な水平断面図である。
図６に示される第２実施例のガス化装置において、流動
化ガスは、中央流動化ガス２７及び周辺流動化ガス２８
に加え、炉底中央部と炉底周辺部の間の炉底中間部から
炉内へ供給される中間流動化ガス２７′を含む。中間流
動化ガス２７′の質量速度は、中央流動化ガス２７の質
量速度と周辺流動化ガス２８の質量速度の間で選定され
る。中央流動化ガスも、水蒸気、水蒸気及び酸素の混合
気体、又は酸素の３種の気体の内のいずれか１つより選
択される。

【００３８】図６のガス化装置において、図４と同様
に、中央流動化ガス２７と周辺流動化ガス２８は、酸
素、酸素と水蒸気の混合気体、及び水蒸気の３種の気体
の内の１つである。中間流動化ガスの酸素濃度は、中央
流動化ガスと周辺流動化ガスの間となるよう選定され
る。ガス中の酸素濃度は、流動層炉の中央部から周辺部
へいくにつれて、増加する。流動化ガス全体に供給され
る酸素量は、廃棄物２１１の燃焼に必要な理論量の３０
％以下とされる。炉内はガス化が行われるため、還元雰
囲気となる。

【００３９】図６のガス化炉において、図４と同様に、
炉の中央部に流動媒体が沈降する下降流動層２９が形成
され、炉の周辺部に流動媒体が上昇する上昇流動層２１
０が形成される。流動媒体が、矢印１１２及び１１８で
示すように下降流動層と上昇流動層の間を循環する。下
降流動層２９と上昇流動層２１０の間には、流動媒体
が、主として横方向に移動する中間層２９′が形成され
る。下降流動層２９がガス化ゾーンＧ、上昇流動層２１
０が酸化ゾーンＳを形成し、中間層２９’はケースバイ
ケースでガス化ゾーンＧ又は酸化ゾーンＳとなる。

【００４０】下降流動層２９の上部へ投入された廃棄物
２１１は、流動媒体と共に下降流動層２９中を下降する
間に加熱されてガス化する。下降流動層２９中でのガス
化により生成したチャーは、流動媒体と一緒に中間層２
９′及び上昇流動層２１０へ移動し、部分燃焼される。
流動媒体は、上昇流動層２１０中で加熱され、下降流動
層２９へ循環し、下降流動層２９中の廃棄物をガス化す
る。中間層については、ガス化生成物に揮発分が多いか
少ないかにより、酸素濃度を低くしてガス化を主体にす
るか、酸素濃度を高くして燃焼を主体にするかが選定さ
れる。

【００４１】図７に示す流動層炉の水平断面において、
ガス化ゾーンＧを形成する下降流動層２９は、炉中心部
において円形であり、その外周に沿って中間流動化ガス
２７′により形成される中間ゾーン２９′があり、酸化
ゾーンＳを形成する上昇流動層２１０は、中間ゾーン２
９′のまわりにリング状に形成される。流動層２１０の
外周にはリング状の不燃物排出口２５が配置される。

【００４２】図８は、本発明の別の実施例のガス化炉及
び旋回溶融炉の垂直断面斜視図である。図８において、
流動層ガス化炉１は、図４の実施例とほぼ同一である
が、ガス出口１０８は、旋回溶融炉２の可燃ガス入口１
０９に連通されている。旋回溶融炉２は、ほぼ垂直方向
の軸線を有する一次燃焼室１４０、及び水平方向に傾斜
する二次燃焼室１５０を含む。流動層炉１で発生された
可燃ガス１２０及びチャーは、可燃ガス入口１０９を介
し一次燃焼室１４０へその軸線のまわりに旋回するよう
に供給される。

【００４３】一次燃焼室１４０は、上端に始動バーナ１
３２を備えると共に、ガス化剤としての酸素を軸線のま
わりに旋回するように供給する複数の酸素ノズル１３４
を備える。二次燃焼室１５０は、一次燃焼室１４０とそ
の下端で連通されると共に、二次燃焼室の下方部分に配
置され溶融スラグを排出するための排出口１５２、排出
口１５２の上方に配置されるスラグ分離部１５４、一次
燃焼室と連通する部分の付近に配置される助燃バーナ１
３６、及び燃焼用酸素を供給する空気ノズル１３４を備
える。スラグ分離部１５４内には輻射板１６２が設けら
れ、溶融スラグの温度低下を防いでいる。

【００４４】

【発明の効果】廃棄物をガス化し、生成したガスを分岐して、メタ
ノールを合成して貯蔵し、必要に応じてガスタービンに
供給することにより、廃棄物を連続的に一定処理しなが
ら、電力需要の多い時間帯での発電量アップが可能とな
った。ガス化工程、メタノール合成工程の間にアルカリ洗
浄工程を入れることにより廃棄物から発生する塩化水素
による、ＣＯ転化触媒の被毒を防止することができる。ガス化工程を低温ガス化と高温ガス化の２段とする
ことにより、ダイオキシンの生成を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の資源化方法の基本フロー図である。

【図２】本発明の資源化方法の詳細フロー図である。

【図３】ガス化溶融システム中のガス化炉と溶融炉の断
面図である。

【図４】本発明のガス化方法を実施するガス化装置の主
要部の図解的な縦断面図である。

【図５】図４のガス化装置の図解的な水平断面図であ
る。

【図６】本発明のガス化方法を実施する第２実施例のガ
ス化装置の主要部の図解的な縦断面図である。

【図７】図６のガス化装置の図解的な水平断面図であ
る。

【図８】発明の別の実施例のガス化炉及び旋回溶融炉の
垂直断面斜視図である。

【符号の説明】

１ガス化炉２溶融炉３流動層４燃焼室５水槽６スラグ分離室７スクラバー８スクリーン１０ロックホッパ１１スラグスクリーン２３炉底周辺部２５不燃物排出口２６デフレクタ（傾斜壁）２７中央流動化ガス２８周辺流動化ガス２９下降流動層４４スラグ４６生成ガス１０２フリーボード１０４可燃物供給口１０６流動化ガス分散機構１０８ガス出口１０９可燃ガス入口１１２下流流動層１２０可燃ガス及び微粒子１３２始動バーナー１３４酸素ノズル１３６助燃バーナ１４０一次燃焼室１５０二次燃焼室１５２排出口１５４スラグ分離部１６２輻射板２１０上昇流動層２１１廃棄物ａ廃棄物ｂ酸素ｃ不燃物ｄ流動媒体ｅガス化ガスｆスラグ粒ｇ水蒸気ｈ補給水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大下孝裕東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者福田俊男東京都品川区東品川２丁目３番11号ＵＢＥビル宇部興産株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃棄物を低温のガス化炉でガス化し、得
られるガスとチャーを溶融炉に導入して高温でガス化
し、得られたガスをガスタービンへ供給して発電を行う
複合発電方法において、該溶融炉からの生成ガスの一部
又は大部分を分岐してメタノールを合成して貯蔵し、必
要に応じて該ガスタービンに供給して発電を行うガスタ
ービン複合発電方法。
【請求項２】前記ガス化炉は流動床ガス化炉であるこ
とを特徴とする請求項１記載のガスタービン複合発電方
法。
【請求項３】前記低温のガス化は温度５５０〜８５０
℃の範囲で行われることを特徴とする請求項１記載のガ
スタービン複合発電方法。
【請求項４】前記高温のガス化は温度１２００〜１５
００℃の範囲で行われることを特徴とする請求項１記載
のガスタービン複合発電方法。
【請求項５】前記溶融炉からのガスをアルカリ洗浄し
てからメタノール合成することを特徴とする請求項１記
載のガスタービン複合発電方法。
【請求項６】廃棄物を低温でガス化するガス化炉と、
得られたガスとチャーを高温でガス化する溶融炉と、溶
融炉からの生成ガスからメタノールを合成して貯蔵する
メタノール合成貯蔵装置と、得られた生成ガス又はメタ
ノールを燃料として使用可能なガスタービン複合発電装
置とからなり、溶融炉からの生成ガスをメタノール合成
貯蔵装置又はガスタービン複合発電装置に選択的に送給
可能な生成ガス送給経路とを有することを特徴とする発
電システム。