JPH11325424A

JPH11325424A - ごみガス化炉と該ガス化炉を備えたごみガス化燃焼処理装置

Info

Publication number: JPH11325424A
Application number: JP10153892A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Kobayashi; 和樹小林; Naoki Fujiwara; 直機藤原; Manabu Yamamoto; 学山本; Hiromichi Fujiwara; 弘道藤原
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】固形廃棄物をガス化させて得た可燃ガスを水
蒸気を含まない高カロリー部分酸化ガスとして分離する
ことにより、燃焼装置での安定燃焼を実現すること。【解決手段】都市ごみ等のごみをガス化するガス化炉
１において、ガス化炉１内を仕切板１３によって予熱乾
燥を行う一段ガス化室３１及び高カロリー部分酸化ガス
を得る二段ガス化室２７に分け、一段ガス化室３１にお
いて生成したガス中の水分を燃焼装置２１に導く前に気
水分離器１８で分離することで、可燃ガスが水蒸気を含
まない高カロリー部分酸化ガス２９として燃焼装置２１
に供給でき、燃焼装置２１では安定燃焼が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ又は各種
産業廃棄物等の各種廃棄物（以下、本明細書では単にご
みと記すことがある）のガス化炉において、水分を分離
し、高カロリーガスを得ることのできる流動床式ガス化
炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ等廃棄物の持つエネルギーの有
効利用及びダイオキシン類のような有害物質の生成抑制
の観点から、近年、都市ごみ等のガス化燃焼技術の開発
が盛んに行われ、そのエネルギーの有効利用が図られて
いる。

【０００３】従来のガス化燃焼方法においては、一般に
移動層型又は流動層型の熱分解炉や焼却炉が使用され、
廃熱の回収を主目的として実施されている。図４に流動
層型の従来のごみのガス化処理のフローを示す。

【０００４】ガス化炉１は流動層炉であり、炉底部は流
動層内の廃棄物の中に含まれる不燃異物を排出するた
め、炉底部をガス化炉１の中心部に向けて傾斜させてい
る。ごみはごみホッパ２からスクリューフィーダ３及び
ガス化炉１の上部側端に設置したごみ投入口４を経てガ
ス化炉１内へ送り込んでいる。ガス化炉１の下部には流
動化空気を供給するための散気管９を配置している。ガ
ス化炉１で発生した部分酸化ガス２９はすべてガス排出
口１２から排出された後、サイクロン１４へ送り込まれ
る。ガス化炉１の底に溜まった未燃分は分級器７で砂、
鉄及びアルミニウム等の金属類６とその他の未燃物に分
離される。砂は循環流動砂としてライン１０によりガス
化炉１へ戻される。分級器７で回収された未酸化の鉄、
アルミ等からなる金属類６は治金メーカーに渡されて再
利用される。また、その他の未燃物８は別に図示しない
灰溶融炉などで処理される。

【０００５】ガス化炉１で発生した部分酸化ガス２９は
サイクロン１４で未燃チャー１５、ダスト１６及び可燃
ガスに分離される。未燃チャー１５はガス化炉１に戻さ
れ、可燃物として用いる。ダスト１６は未燃分８と同様
に図示しない灰溶融炉などで処理される。固形分を分離
した可燃ガスは焼却炉２１のバーナ１９へ導入される。
また、押込送風機２０から導入され、空気予熱器１７で
加熱された大気の一部はバーナ１９へ送られ、前記可燃
ガスの燃焼用に用いられる。また、空気予熱器１７で加
熱された大気の一部は散気管９へ送り込まれる。

【０００６】バーナ１９へ送られた可燃ガスは空気と共
に燃焼炉２１で燃焼し、高温の燃焼ガスを発生させる。
高温の燃焼ガスはボイラ２２で蒸気を発生させてバグフ
ィルタ２４で除塵後、誘引送風機２５を経て煙突２６か
ら大気へ放出される。

【０００７】燃焼炉２１で発生した高温の燃焼ガスには
バグフィルタ２４に導入される前に、消石灰サイロ３０
より消石灰が添加され、燃焼ガス中の塩分、酸性分が除
去される。またボイラ２２で過熱された蒸気は蒸気ター
ビン２３を駆動し、発電機５０を作動させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術には次
のような問題点がある。都市ごみ等可燃性の固形廃棄物
中には６０〜７０％程度の水分が含まれる場合がある。
すなわち、ガス化させた部分酸化ガス中にもごみ中の多
量の水分が含まれ、部分酸化ガスは可燃性ガスと水蒸気
が混在するものとなり、その発熱量の低下につながる。
そのため火炎が安定せず、頻繁に失火などのトラブルを
生じるおそれがある。

【０００９】本発明の課題は上記の従来技術の欠点を解
消するためのものであり、固形廃棄物をガス化させて得
た可燃ガスを水蒸気を含まない高カロリー部分酸化ガス
として分離することにより、燃焼装置での安定燃焼を実
現することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、都
市ごみ等のごみをガス化するガス化炉において、ガス化
炉内を仕切板によって予熱乾燥を行う一段ガス化室及び
高カロリー部分酸化ガスを得る二段ガス化室に分け、一
段ガス化室において生成したガス中の水分を燃焼装置に
導く前に分離することで、可燃ガスを水蒸気を含まない
高カロリー部分酸化ガスとして燃焼装置に供給し、燃焼
装置での安定燃焼を可能にするというものである。

【００１１】さらに詳細に本発明の構成を説明すると、
本発明は各種廃棄物をガス化するガス化炉において、ガ
ス化炉内を縦方向に２つのセルに分割するために設けた
仕切り板と、仕切り板で仕切られる片方のセルをごみ供
給口を設けたごみの予熱乾燥を行う一段ガス化室とし、
仕切り板で仕切られる他方のセルを前記一段ガス化室か
らの予熱乾燥されたごみを導入させて、流動媒体と流動
化空気を供給する二段ガス化室としたごみガス化炉であ
る。

【００１２】本発明の前記ごみガス化炉は、一段ガス化
室の底部には高温の乾燥ガス導入口を設け、一段ガス化
室の上部には含水廃ガスの排出口を設けたもの、あるい
は仕切板の上端を流動中のごみと流動媒体の流動層の上
面までの高さとし、仕切板の下端と炉底との間に隙間を
設け、二段ガス化室で上昇流を形成する流動媒体が仕切
板からオーバーフローして一段ガス化室へ移動し、一段
ガス化室で下降流を形成して、下降した流動媒体が前記
仕切板下端と底部の間の隙間を通過し、再び二段ガス化
室に戻るように内部循環流路を設けた構成とすること
で、ごみ中の水分の影響を受けずにごみのガス化が容易
に行える。

【００１３】前記仕切板の上部には二段ガス化室側へ上
端を傾け、かつその傾斜角度が可変の傾斜部を設けるこ
とで、傾斜部の傾斜角度によって流動媒体の仕切板から
のオーバーフロー量をコントロールして一段ガス化室の
温度を制御することができる。

【００１４】また、一段ガス化室へのごみの供給用のプ
ッシャーをごみ供給口に設け、該プッシャーでゴミの供
給を行うことでマテリアルシールによりごみ供給用ホッ
パ側へのガスの逆流及び漏れ込みを防止することがで
き、ごみの投入部分を二重ダンパ構造にする必要がなく
なる。

【００１５】また、本発明には前記ごみガス化炉の一段
ガス化室から排出したガス流路に水分分離器を設け、水
分分離されたガスを用いて燃焼させる燃焼装置を設ける
ことを特徴とするごみガス化燃焼処理装置も含まれる。
燃焼装置では水分分離されたガスを用いて燃焼させるこ
とができ安定燃焼が得られる。

【００１６】また、前記燃焼装置で得られた高温ガスを
導入するボイラと、該ボイラで得られた蒸気を導入する
蒸気タービンとを設けるとごみ発電が可能となる。ま
た、本発明の燃焼装置としては、ごみガス化炉から分離
される固形物中の未燃物およびガス化成分に同伴される
ダストを導入する溶融炉とすることで、ごみ中の不燃性
の固形物を溶融させることができ、このときガス化成分
に同伴されるチャーを溶融炉の燃料としても用いること
ができる。

【００１７】

【作用】図２に本発明によるごみガス化炉の詳細図を示
す。ごみをガス化する流動床式ガス化炉１は、炉内を縦
に分割するように仕切板１３を設置し、２つのセルに分
割し、片方のセルは、このセルにごみを供給して予熱乾
燥を行う一段ガス化室３１とし、他方のセルは、一段ガ
ス化室３１で予熱乾燥されたごみを受け入れて、さらに
流動媒体と流動化空気を供給する二段ガス化室２７とす
る。一段ガス化室３１の底部から高温の乾燥ガス３８を
導入し、二段ガス化室２７側へ傾斜させた分散板３７を
通過させ、ごみの下部から上部へ向けて通気させる。一
方、一段ガス化室３１と二段ガス化室２７を仕切る仕切
板１３の上端は流動中の流動層の上面までの高さとし、
仕切板１３の上端を二段ガス化室２７側へ設け、また仕
切板１３の下端と炉底との間に隙間を設ける。

【００１８】流動媒体は二段ガス化室２７で上昇流を形
成し、仕切板１３からオーバーフローして一段ガス化室
３１へ移動し、下降流を形成する。一段ガス化室３１内
を下降した流動媒体は仕切板１３と底部の間の隙間を通
過し、再び二段ガス化室２７に戻るように内部循環流を
形成する。

【００１９】このときごみ投入口４から投入されるごみ
に対して高温の流動媒体が一段ガス化室３１の上方から
落ちてくるので、高温の流動媒体と共に空間に存在する
乾燥したガスの作用と合わせ、ごみ中の水分は分離され
て含水廃ガス２８としてガス排出口１１から排出する。
このガス排出口１１から排出するガスは、ダンパ４０に
より流量が調節されながら誘引送風機３９により抜き取
られる（図１参照）。

【００２０】一段ガス化室３１で乾燥されたごみは流動
媒体と共に二段ガス化室２７へ移動し、散気管９から導
入される高温ガスによって流動化し、温度を４００〜８
００℃程度として水分を含まない高カロリー部分酸化ガ
ス２９としてガス排出口１２から抜き出される。含排水
ガス２８と高カロリー部分酸化ガス２９のバランスはそ
れぞれ誘引送風機３９、２５の吸引量をダンパ４０、４
１で各ラインの圧力損失を調整して調節する（図１参
照）。誘引送風機３９と誘引送風機２５の吸引量の割合
は最大でも前者を２０％以下とする。

【００２１】例えば５０％の水分を含む基準ごみを利用
してガス化温度６００℃程度でごみのガス化を行った場
合、生成ガスの発熱量は８００ｋｃａｌ／Ｎｍ³とな
る。一方、ガス化炉の一段ガス室３１で水分を除去し、
二段ガス化室２７で生成ガスを得た場合には、二段ガス
化室２７で得た生成ガスの発熱量は１，２７０ｋｃａｌ
／Ｎｍ³となり、この生成ガスは安定な燃焼が可能にな
る。可燃ガスを含んだ含水排ガスは水分を除去するた
め、水分の分離手段を通り、水分分離後は高温側に導か
れて燃焼する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の廃棄物ガス化発電システムの系統
図である。ガス化炉１は炉内に仕切板１３によりの一段
ガス化室３１と二段ガス化室２７とが設けられており、
一段ガス化室３１は仕切板１３とごみ投入口４に囲まれ
た領域であり、二段ガス化室２７は仕切板１３を挟んで
一段ガス化室３１に対向する側に散気管９を炉底に配置
させた領域である。ごみ投入口４の上流側にはスクリュ
ーフィーダ３を配置し、その上部にごみホッパ２を設置
している。ごみホッパ２から投入される固形廃棄物はご
み投入口４に導入され、プッシャー５で一段ガス化室３
１に送り込まれる。ここで、固形廃棄物の導入にプッシ
ャー５を使用することで、マテリアルシールによりごみ
ホッパ２側へのガスの逆流及び漏れ込みを防止すること
ができ、ごみの投入部分を二重ダンパ構造にする必要が
なくなる。

【００２３】一段ガス化室３１の天井部にガス排出口１
１を配置し、また、二段ガス化室２７で発生したガスが
ガス排出口１１に進入しないようにするために、仕切板
１３’を設置した。

【００２４】一段ガス化室３１の底部からは高温の乾燥
ガス３８を導入する。この乾燥ガス３８は押込送風機２
０で導入した空気を空気予熱器１７で２００〜３００℃
に昇温したものである。また、一段ガス化室３１の底部
には二段ガス化室２７側へ傾斜させた分散板３７を設け
てあり、前記予熱空気は分散板３７を通過して、一段ガ
ス化室３１内のごみ層の下部から上部へ向けて通過す
る。

【００２５】一方、一段ガス化室３１と二段ガス化室２
７を仕切る仕切板１３の上端は流動中の流動層の上面ま
での高さとし、仕切板１３の上端を二段ガス化室側へ傾
けて傾斜部１３ａを作り、また、仕切板１３の下端と炉
底との間に隙間を設ける。

【００２６】ガス化炉１内の流動媒体は二段ガス化室２
７で上昇流を形成し、仕切板１３からオーバーフロー
し、一段ガス化室３１へ移動して下降流を形成する。一
段ガス化室３１内を下降した流動媒体は仕切板１３と底
部の間の隙間を通過し、再び二段ガス化室２７に戻るよ
うに内部循環流を形成する。一段ガス化室３１の温度調
節は空気予熱器１７からの高温ガスの他に仕切板１３の
傾斜部１３ａの下部にヒンジを付けて、その回転角度を
傾斜部１３ａの上端部に設けた傾斜調節器４２で調節し
て流動媒体の一段ガス化室３１へのオーバーフロー量を
調節することによっても制御できる。この方法では一段
ガス化室３１と二段ガス化室２７に供給する空気量の変
動がないために安定したガス化が可能である。

【００２７】流動化空気は散気管９を介してガス化炉１
内の二段ガス化室２７に供給する。流動媒体は二段ガス
化室２７で上昇流を形成し、仕切板１３を越えて一段ガ
ス化室３１へ移動する。このとき一段ガス化室３１には
乾燥ガスが供給されているが、その量は二段ガス化室２
７に供給する流動化空気の１０〜２０％であり、流動媒
体は一段ガス化室３１において下降流を形成する。仕切
板１３下端と炉底との間に設けられた流動層部から移動
層部に層内の流動媒体が移動するための隙間を通過し、
再び二段ガス室２７に戻る。このようにして流動媒体は
二段ガス化室２７→一段ガス化室３１→二段ガス化室２
７と循環し、循環流を形成する。

【００２８】ここで二段ガス化室２７に供給した流動化
空気は固形廃棄物の燃焼に必要な理論空気量以下とし、
炉内を還元燃焼雰囲気にする。二段ガス化室２７の温度
は４００〜６００℃として高カロリー部分酸化ガス２９
を生成させる。含水廃ガス２８と高カロリー部分酸化ガ
ス２９は各々、ガス排出口１１、１２から別々に排出さ
れる。

【００２９】含水廃ガス２８は一段ガス化室３１の天井
に設置したガス排出口１１により抜き出される。このと
きの含水廃ガス２８は、一部ガス化した可燃性ガスをも
含むが、その発生量が少なく、高濃度の水分を含んだ数
十ｋｃａｌ／Ｎｍ³程度の低カロリーのガスとなる。含
水廃ガス２８は気水分離器１８において５０℃以下に冷
却され、水３５とガスとに分離される。この分離された
ガスは低温で低カロリーガスであるため、そのまま廃棄
しても良いが、ＣＯなどの有害ガスなどの可燃性のガス
が含まれるので、気水分離器１８の後流側で焼却炉２１
の高温部に導入して燃焼し、僅かではあるが熱回収効率
の向上を図ることができる。また、空気予熱器１７で加
熱した空気は、一部を乾燥ガス３８及びバーナ１９へ供
給し、残りを流動化空気として散気管９に送り込む。

【００３０】一方、二段ガス化室２７から発生した水分
を含まない高カロリー部分酸化ガス２９はガス排出口１
２により抜き出す。このときの水分を含まない高カロリ
ー部分酸化ガス２９の発生量は１，２００〜１，３００
ｋｃａｌ／Ｎｍ³である。このような高カロリー部分酸
化ガス２９はサイクロン１４を通過させることでダスト
１６を分離させ、部分酸化ガス２９に同伴されていた未
燃チャー１５はガス化炉１へ戻す。この後、可燃ガスは
バーナ１９に導入され、燃焼炉２１で燃焼させる。含排
水ガス２８と高カロリー部分酸化ガス２９のバランスは
それぞれ誘引送風機３９、２５の吸引量をダンパ４０、
４１で各ラインの圧力損失を調整して調節する（図１参
照）。誘引送風機３９と誘引送風機２５の吸引量の割合
は最大でも前者を２０％以下とする。

【００３１】本システムのように、一段ガス化室３１で
あらかじめ水分を分離せずに、５０％の水分を含む基準
ごみを利用してガス化温度６００℃程度でガス化を行っ
た場合、生成ガスの発熱量は約８００ｋｃａｌ／Ｎｍ³
となり燃焼部バーナ１９の失火を招くが、本発明により
水分を分離し、発熱量が安定した生成ガスを燃焼部バー
ナ１９へ導くことにより、失火を防止することができ
る。

【００３２】燃焼炉２１で発生した高温の燃焼ガスはボ
イラ２２に導入されて蒸気を発生させ、バグフィルタ２
４と誘引送風機２５を経て、煙突２６から大気へ放出さ
れる。また、ボイラ２２から出た燃焼排ガスにはバグフ
ィルタ２４に入る前に消石灰サイロ３０より消石灰が添
加され、排ガスは中和される。このとき、押込送風機３
２から押込空気を送風して、消石灰の搬送を行う。ま
た、ボイラ２２で発生した蒸気は蒸気タービン２３を駆
動させ、発電機５０を作動させる。

【００３３】また、一段ガス化室３１の底部から高温の
乾燥ガス３８を導入するか、仕切板１３の上部の傾斜部
１３ａの傾斜角度をレバー４２により炉外から調節し、
流動媒体の仕切板１３からのオーバーフロー量をコント
ロールして、一段ガス化室３１の温度及びごみの滞留時
間を制御して、ごみ中水分の分離を行い、乾燥したごみ
のみを二段ガス化室２７へ供給する。

【００３４】図３は図１に示す廃棄物ガス化発電システ
ムの燃焼炉２１の代わりに旋回流溶融炉３３を用いた場
合の系統図であり、図１に示す装置と共通する部分は同
一符号を用いてその説明は省略する。

【００３５】ガス化炉１の一段ガス化室３１で生成した
含水廃ガス２８はガス排出口１１から出て気水分離器１
８に導入され、気水分離器１８で脱水された後、旋回流
溶融炉３３の高温部に導入して燃焼させる。同様に、ガ
ス化炉１の二段ガス化室２７で発生した高カロリー部分
酸化ガス２９はサイクロン１４を通過させて未燃チャー
１５及びダスト１６を除去した後、旋回流溶融炉３３の
バーナ１９へ導入させ、溶融炉３３で燃焼させる。二段
ガス化室２７の底部から排出される未燃分８とサイクロ
ン１４で分離されたチャー１５の一部とダスト１６は溶
融炉３３に導入されて溶融スラグ化される。このとき溶
融炉３３内は１，０００℃以上の高温になるためにダイ
オキシンを完全に分解することができる。溶融炉３３か
らの高温の排ガスはボイラ２２に導入され、廃熱回収さ
れて発電に利用される。ボイラ２２からの排ガスには消
石灰を添加し、バグフィルタ２４で除塵し、煙突２６で
放出させる。

【００３６】ガス化炉１と溶融炉３３との組み合わせに
より、灰中のダイオキシン類を完全に分解できることと
ともに灰のスラグ化によっておよそ１／３程度に減容化
できる利点がある。スラグ３４は溶融炉３３の底部から
排出する。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ごみのガス化炉におい
て、炉内を仕切板によって一段ガス化室及び二段ガス化
室に分け、あらかじめ一段ガス化室において水分を分離
することによって二段ガス化炉において水分を含まない
高カロリーな部分酸化ガスを得ることができ、この部分
酸化ガスの単味での安定燃焼が可能となり、高価な助燃
燃料が不要となるといった経済効果が得られるととも
に、一段ガス化室からの水分を分離したガスを燃焼部へ
戻すことにより熱回収の効率向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態になる廃棄物ガス化発電
システム系統図である。

【図２】図１のごみガス化炉の詳細図である。

【図３】本発明の実施の形態になる廃棄物ガス化発電
システム系統図である。

【図４】従来技術による廃棄物ガス化発電システムの
系統図である。

【符号の説明】

１ガス化炉２ごみホッパ３スクリューフィーダ４ごみ投入口５プッシャー６金属類７分級器８未燃分９散気管１０循環流動砂ラ
イン１１、１２ガス排出口１３仕切板１４サイクロン１５チャー１６ダスト１７空気予熱器１８気水分離器１９ダスト２０押込送風機２１燃焼炉２２ボイラ２３蒸気タービン２４バグフィルタ２５誘引送風機２６煙突２７二段ガス化室２８含水廃ガス２９高カロリー部
分酸化ガス３０消石灰サイロ３１一段ガス化室３２押込送風機３３溶融炉３４スラグ３５水３７分散板３８乾燥ガス３９誘引送風機４０、４１ダンパ４２レバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤原弘道神奈川県横浜市磯子区磯子一丁目２番10号バブコック日立株式会社横浜エンジニアリングセンタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各種廃棄物をガス化するガス化炉におい
て、ガス化炉内を縦方向に２つのセルに分割するために設け
た仕切り板と、仕切り板で仕切られる片方のセルをごみ
供給口を設けたごみの予熱乾燥を行う一段ガス化室と
し、仕切り板で仕切られる他方のセルを前記一段ガス化
室からの予熱乾燥されたごみを導入させて、流動媒体と
流動化空気を供給する二段ガス化室としたことを特徴と
するごみガス化炉。
【請求項２】一段ガス化室の底部には高温の乾燥ガス
導入口を設け、一段ガス化室の上部には含水廃ガスの排
出口を設けたことを特徴とする請求項１記載のごみガス
化炉。
【請求項３】仕切板の上端を流動中のごみと流動媒体
の流動層の上面までの高さとし、仕切板の下端と炉底と
の間に隙間を設け、二段ガス化室で上昇流を形成する流
動媒体が仕切板からオーバーフローして一段ガス化室へ
移動し、一段ガス化室で下降流を形成して、下降した流
動媒体が前記仕切板下端と底部の間の隙間を通過し、再
び二段ガス化室に戻るように内部循環流路を設けたこと
を特徴とする請求項１記載のごみガス化炉。
【請求項４】仕切板の上部には二段ガス化室側へ上端
を傾け、かつその傾斜角度が可変の傾斜部を設けたこと
を特徴とする請求項１記載のごみガス化炉。
【請求項５】一段ガス化室へのごみの供給用のプッシ
ャーをごみ供給口に設けたことを特徴とする請求項１記
載のごみガス化炉。
【請求項６】請求項１記載のごみガス化炉の一段ガス
化室から排出したガス流路に水分分離器を設け、水分分
離されたガスを用いて燃焼させる燃焼装置を設けたこと
を特徴とするごみガス化燃焼処理装置。
【請求項７】燃焼装置で得られた高温ガスを導入する
ボイラと、該ボイラで得られた蒸気を導入する蒸気ター
ビンとを設けたことを特徴とする請求項６記載のごみガ
ス化燃焼処理装置。
【請求項８】燃焼装置はごみガス化炉から分離される
固形物中の未燃物およびガス化成分に同伴されるダスト
を導入する溶融炉であることを特徴とする請求項６記載
のごみガス化燃焼処理装置。