JPH11237014A - 固形廃棄物のガス化・灰溶融システム - Google Patents

固形廃棄物のガス化・灰溶融システム

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JPH11237014A
JPH11237014A JP5421498A JP5421498A JPH11237014A JP H11237014 A JPH11237014 A JP H11237014A JP 5421498 A JP5421498 A JP 5421498A JP 5421498 A JP5421498 A JP 5421498A JP H11237014 A JPH11237014 A JP H11237014A
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JP
Japan
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gas
gasification
pyrolysis
solid waste
conversion reaction
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Pending
Application number
JP5421498A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Akaike
一宏 赤池
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Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固形廃棄物のガス化・灰溶融システムにおい
て、熱分解・ガス化工程から発生する熱分解ガスの一部
を都市ガスの原料、化学原料、ガス燃料等に変換できる
固形廃棄物のガス化・灰溶融システムを提供すること。 【構成】 固形廃棄物から発生した熱分解ガスを一部分
流して、熱分解ガスを清浄化するガスクリーニング工程
と、清浄化された熱分解ガスの一部を分流してガス中の
一酸化炭素とスチームを反応させ水素を製造するCO転化
反応工程と、CO転化反応工程で製造された高濃度水素含
有ガスと残部清浄熱分解ガスとを合流し、合流ガス中か
ら炭酸ガスを除去する脱炭酸工程と、脱炭酸工程で炭酸
ガスを除去されたガス中の一酸化炭素と水素を反応させ
てメタンを合成し、高濃度のメタン含有ガスを得るメタ
ン化工程とを設けた事を特徴とする固形廃棄物のガス化
・灰溶融システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固形廃棄物を熱分解
して得られるガスから高濃度メタン含有ガスを得ると共
に灰を溶融して減容化及び無害化する固形廃棄物のガス
化・灰溶融システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高温焼却によってダイオキシンを
低減し、また、灰を溶融して減容化・無害化処理すると
共に高効率発電を行うシステムが期待されており、廃棄
物をガス化し、その燃焼ガス等を利用して、灰溶融を行
うガス化・灰溶融システムは、その中でも代表的なシス
テムとして挙げられている。
【0003】ガス化・灰溶融システムは、製鉄プロセス
で使われているシャフト炉の技術を応用し、コークス等
の補助燃料を用い、灰溶融を熱分解炉で行う直接型溶融
炉と、廃棄物を比較的低温(450〜500℃)で熱分
解を行って可燃性の熱分解ガスを生成し、生成した可燃
ガスを用いて高温燃焼を行い、これにより灰溶融を行う
直結型溶融炉に大別される。
【0004】前記直接型溶融炉は、コークスを補助燃料
として用いて、熱分解炉でガス化・灰溶融まで行うもの
で、安定した溶融が可能であり、金属や不燃物も溶融し
て回収される。直結型溶融炉は、熱分解・ガス化炉と灰
溶融炉が分離しており、分解ガスを灰溶融炉で燃焼させ
て、灰の溶融を行うものであり、一部の方式では、実機
の建設に進むものが出現している他、多くの企業が開発
に取り組み、実証プラント段階にある。尚、本溶融炉に
はガス化炉が流動床のものや、ロータリーキルン等のも
のがあり、有価金属を未酸化で回収でき、外部熱源が不
要とされている。
【0005】図2に基づいて従来の直結型溶融炉の構成
を説明する。10は固形廃棄物を熱分解・ガス化する熱
分解・ガス化工程である。熱分解・ガス化工程10で使
われる熱分解・ガス化炉としては、回転炉、流動層炉、
立炉等が使われている。11は選別工程であり熱分解・
ガス化した後のチャーや不燃物などの固形残分から金属
や非金属分を除去する工程である。選別機としては磁気
選別機や振動フィーダ等との組み合わせが一般に使用さ
れる。
【0006】12は灰溶融工程であり、熱分解ガスとチ
ャー及びタールを燃焼した熱で灰を溶融する工程であ
る。灰溶融炉としては表面溶融炉等が使用される。13
は熱回収工程であり灰溶融炉から出てくる高温燃焼ガス
から廃熱を回収する工程である。廃熱ボイラとして水管
ボイラが多く用いられる。14はガス処理工程であり、
脱硫・脱硝設備、白煙防止設備等からなる。
【0007】次に、以上の構成を有する従来の直結型溶
融炉の作用について述べる。固形廃棄物は熱分解・ガス
化工程10へ導入される。尚、固形廃棄物の水分を除去
する必要がある場合には、約120℃で乾燥・粉砕等の
前処理を行った後に熱分解・ガス化工程10へ導入され
る。熱分解・ガス化工程10へ導入された固形廃棄物は
450〜500℃と低温で酸素または高濃度酸素含有ガ
スによって部分燃焼しガス化される。焼却炉と異なり、
熱分解・ガス化工程10では低温でガス化できるため炉
材料の腐食も低減される。
【0008】熱分解・ガス化工程10で固形廃棄物を熱
分解・ガス化して生成した不燃物及びチャーは鉄分、ア
ルミ、夾雑物を除去する為の選別工程11に導入され
る。選別機としては一般には磁気選別機が多いが、振動
フィーダ等と組み合わせて使用される場合もある。
【0009】一方、熱分解・ガス化工程10で発生した
熱分解ガス、タールは灰溶融工程12に導入される。灰
溶融工程12では熱分解・ガス化工程10で生成した熱
分解ガスとタール及び選別工程11で処理されたチャー
を燃焼し炉内温度を灰溶融温度である約1500℃にす
る。溶融して減容化された灰は、ダイオキシン等の有害
物質を含まない溶融スラグとなり、炉底より排出され冷
却された後、建材や園芸用資材などとして使われる。
【0010】灰溶融工程12から排出される1000〜
1200℃の燃焼排ガスは、廃熱ボイラで熱回収するた
め熱回収工程13に導入される。熱回収工程13では発
電効率を高くするため、できるだけ高圧・高温のスチー
ムを発生させる。熱回収工程13から発生するスチーム
は主に発電に使用され、得られた電力は所内で消費さ
れ、余った電力は売電される。熱回収工程13で熱回収
された排ガスはガス処理工程14に導入される。ガス処
理工程14でガスは脱硫・脱硝処理、白煙防止処理され
大気に放出される。
【0011】以上の構成と作用からなる従来の固形廃棄
物のガス化・灰溶融システムは以下のような問題があっ
た。予めチャー及びタールと熱分解ガスとに熱分解した
後、チャー及びタールと燃焼処理コストを低減するため
熱分解ガスを灰溶融工程12に適宜供給して高温燃焼し
ていた。燃焼に使われない熱分解ガスは、熱分解・ガス
化工程10へ循環使用したり(放熱大)、また、熱回収
工程13で高温・高圧のスチームを発生して発電効率を
上げるために灰溶融工程12で全量燃焼していた。しか
しながら、固形廃棄物のガス化・灰溶融システムをエネ
ルギー供給システムとして捕らえた場合、発生した熱分
解ガスを灰溶融だけに使用するのは周辺住民へのエネル
ギー還元と言う意味からも勿体なかった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の従来技
術の問題点に鑑みてなされたものであって、固形廃棄物
の熱分解ガスの一部を都市ガスの原料、化学原料、ガス
燃料等に変換できるガス化・灰溶融システムを提供する
ことを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の要旨とするところは、請求項1に記載した発
明は、固形廃棄物をチャー、タール及び熱分解ガスとに
熱分解する熱分解・ガス化工程と、熱分解・ガス化工程
で生成したチャー及びタールを熱分解ガスを燃料として
高温燃焼処理して灰分の溶融を行う灰溶融工程とを設け
たガス化・灰溶融システムにおいて、(イ)熱分解ガス
の一部を分流し、分流した熱分解ガス中からCO転化反応
触媒の被毒成分を除去して清浄化するガスクリーニング
工程と、(ロ)ガスクリーニング工程で清浄化された清
浄熱分解ガスの一部を分流し、分流した清浄熱分解ガス
に水蒸気を混合しCO転化反応触媒と接触させ高濃度水素
含有ガスを製造するCO転化反応工程と、(ハ)CO転化反
応工程で製造された高濃度水素含有ガスと残部の清浄熱
分解ガスとを合流し、合流ガス中から炭酸ガスを除去す
る脱炭酸工程と、(ニ)脱炭酸工程で脱炭酸された脱炭
酸ガス中の一酸化炭素と水素を反応させてメタンを合成
し高濃度メタン含有ガスを得るメタン化工程と、を設け
たことを特徴とする固形廃棄物のガス化・灰溶融システ
ムである。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本願発明の一実施の形態に
ついて図1に基づいて説明する。図1は本願発明の一実
施の形態のガス化・灰溶融システムの全体フローであ
る。以下、構成と作用について説明する。但し符号10
〜14までは従来のガス化・灰溶融システムと同じ工程
であるため説明は省略する。熱分解・ガス化工程10か
ら発生する熱分解ガスの1部を分流したあとの後処理工
程の構成について説明する。
【0015】15は分流した熱分解ガスを清浄化するた
めのガスクリーニング工程であり、スクラバー洗浄塔や
スプレー塔等が用いられる。16は上記清浄熱分解ガス
を分流して、分流したガスに水蒸気を混合し高濃度水素
含有ガスを製造するCO転化反応工程であり、固定層触媒
反応装置が使用される。尚、CO転化反応触媒としては、
例えば反応装置をコンパクトにするため鉄−クロム系高
温(350〜450℃)転化触媒と銅−亜鉛系の低温
(200〜250℃)転化触媒との組み合わせ触媒が良
く用いられる。
【0016】17はCO転化反応工程16で製造された高
濃度水素含有ガスとCO転化反応工程16を通過しない残
部の清浄熱分解ガスとを合流し、合流ガス中から炭酸ガ
スを除去する脱炭酸工程であり、吸収液としてアルカノ
ールアミンまたはアミンを用いた充填塔が用いられる。
また、吸収法以外ではPSA法(圧力変動吸着法)や膜
分離法を利用することもできる。
【0017】18は脱炭酸工程17で炭酸ガスを除去さ
れたガス中の一酸化炭素と水素を触媒を用いて反応させ
てメタンを合成し、高濃度メタン含有ガスを得るメタン
化工程であり、固定層触媒反応装置が使用される。尚、
メタン化触媒としては例えばニッケル系の触媒が良く用
いられる。
【0018】以下、熱分解・ガス化工程10から発生す
る熱分解ガスの一部を分流したあとの後処理工程の作用
について説明する。熱分解・ガス化工程10を出た熱分
解ガスは一部を分流し、ガスクリーニング工程15に導
入される。ここではCO転化反応触媒の被毒成分(HCL 、
H2S 等)や煤塵等が除去される。
【0019】次に、ガスクリーニング工程15で清浄化
された清浄熱分解ガスは一部を分流し、分流した清浄熱
分解ガスに水蒸気を混合しCO転化反応触媒と接触させて
高濃度水素含有ガスを製造するCO転化反応工程16へ導
入する。CO転化反応工程16を通過しなかった残部清浄
熱分解ガスは、上記CO転化反応工程16で製造された高
濃度水素含有ガスと合流される。合流する時の容積流量
比は、後段のメタン化工程18のメタン化反応をスムー
ズに行わせるため、脱炭酸工程17の出口ガスの一酸化
炭素と水素の容積比が約1対3、微量の炭酸ガスと水素
との容積比が1対4となるように制御される。
【0020】次に、上記合流ガスは、後段のメタン化工
程18のメタン化反応でメタンを合成して発熱量の高い
ガスとするため炭酸ガスを除去する脱炭酸工程17へ導
入される。脱炭酸工程17ではアルカノールアミン、ア
ミン等の吸収液により好適に炭酸ガスが除去される。
【0021】脱炭酸工程17で炭酸ガスを除去されたガ
スはガス全体を発熱量の高いガスとするためメタン化反
応工程18へ導入される。ここでは、一酸化炭素及び微
量の炭酸ガスと水素ガスとをメタン化触媒上で300〜
400℃で反応させメタンを合成する。尚、メタン化反
応工程18の出口ガス中の一酸化炭素、二酸化炭素の濃
度は10ppm以下となる。
【0022】メタン化反応工程18を出たガスは、都市
ガスの原料や化学原料等として売却できるだけでなく、
周辺の住民へも家庭用ガス燃料として供給できる。
【0023】
【発明の効果】以上の構成と作用を有する本発明によれ
ば、固形廃棄物ガス化・灰溶融システムをエネルギー供
給システムとして捕らえた場合、固形廃棄物のガス化・
灰溶融システムの熱分解・ガス化工程から発生した熱分
解ガスの一部を高濃度メタン含有ガスとして得ることに
より都市ガスの原料や化学原料として利用でるだけでな
く、家庭用ガス燃料として周辺住民へも供給できるので
エネルギー利用範囲が広がる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の一実施の形態のガス化・灰溶融シス
テムの全体フロー図である。
【図2】従来のガス化・灰溶融システムの全体フロー図
である。
【符号の説明】
10 熱分解・ガス化工程 11 選別工程 12 灰溶融工程 13 熱回収工程 14 ガス処理工程 15 ガスクリーニング工程 16 CO転化反応工程 17 脱炭酸工程 18 メタン化工程

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固形廃棄物をチャー、タール及び熱分解
    ガスとに熱分解する熱分解・ガス化工程と、熱分解・ガ
    ス化工程で生成したチャー及びタールを熱分解ガスを燃
    料として高温燃焼処理して灰分の溶融を行う灰溶融工程
    とを設けたガス化・灰溶融システムにおいて、(イ)熱
    分解ガスの一部を分流し、分流した熱分解ガス中からCO
    転化反応触媒の被毒成分を除去して清浄化するガスクリ
    ーニング工程と、(ロ)ガスクリーニング工程で清浄化
    された清浄熱分解ガスの一部を分流し、分流した清浄熱
    分解ガスに水蒸気を混合しCO転化反応触媒と接触させ高
    濃度水素含有ガスを製造するCO転化反応工程と、(ハ)
    CO転化反応工程で製造された高濃度水素含有ガスと残部
    の清浄熱分解ガスとを合流し、合流ガス中から炭酸ガス
    を除去する脱炭酸工程と、(ニ)脱炭酸工程で脱炭酸さ
    れた脱炭酸ガス中の一酸化炭素と水素を反応させてメタ
    ンを合成し高濃度メタン含有ガスを得るメタン化工程
    と、を設けたことを特徴とする固形廃棄物のガス化・灰
    溶融システム。
JP5421498A 1998-02-20 1998-02-20 固形廃棄物のガス化・灰溶融システム Pending JPH11237014A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102950007A (zh) * 2011-08-31 2013-03-06 中国石油化工股份有限公司 一种低成本耐硫变换催化剂及制备方法

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