JPS61133187A - 廃棄物ガス化のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念による炭素
含有廃棄物および（または）特殊有機廃棄物のガス化法
およびガス化装置に関る、ものである。

〔発明の背景〕

現在の公共団体および工場の廃棄物は従来は主として堆
積されていたが、その量だけからも問題となっている。

この故に一部では、廃棄物を燃焼または熱分解る、にい
たった。

廃棄物の燃焼は廃棄物熱量（２−２，５ｋｗｈ／に９　
）の使用を可能にる、が、その際に高度に有害なガス（
特にＨＣｌ、ＨＦ、ＳＯ２、Ｎ０ｘ）が発生し、これら
のガスを可能な限り、高いコストで排ガスから除去しな
ければならない。

熱分解（空気遮断Ｆの加熱による廃棄物の低温乾留）に
際して、この問題は発生低乾ガスの不純物に移される。

この低乾ガスの中には、所望のガスＣＨ４、Ｈ２および
ｃｏのほか、Ｈ２Ｓ１ＨＣｌ、ＨＦ、タール、油類、フ
ェノールおよび他の炭化水素物質が含有されている。

乾留ガスが使用されつるようになる前に、コストのかか
る従って高価な化学的工程によって、この乾留ガスから
これらの成・分を除去しなければならない。

一般廃棄物処理の問題のほかに、特殊廃棄物処理の問題
がある。有機化合物から成るすべての廃棄物のうちでも
、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ＞、ヘキサクロロシクロ
ヘキサン（ＨＣＨ）　、ジオキシンなどは除去または分
解がきわめて困難である。

家庭廃棄物を熱い鉄浴（約１１３０〜１６００℃）の中
に導入し、これに酸化剤を加えるようにした家庭廃棄物
処理法（ＤＥ−Ｏ８３２１２５３４）が公知である。こ
の方法においては、廃棄物があらかじめ少なくとも５ｏ
ｊＩＩＩの細片にまで破砕され、鉄融成物の表面下に入
れられる。破砕作業はエネルギーを要し、少なくとも有
毒な特殊廃棄物の場合には危険である。流動性鉄融成物
の下方に廃棄物を入れることは工程技術的にコストがか
かる。さらに、廃棄物粒子全部が実際に金属融成物潤度
に達る、という保証はない、しがも、これは特殊廃棄物
の処理の際の必要なことである。

〔発明の概要〕

本発明の！！題は、炭素含有廃棄物または特殊有機廃棄
物を経済的にまた確実に処理し、この場合に最終生成物
が安全であるようにる、にある。

この課題は、本発明によれば、特許請求の範囲に記載の
段階から成る方法によって解決される。

この方法を実施る、装置が下位請求の範囲の目的である
。

本発明によれば、廃棄物ガス化は酸化剤、好ましくは空
気あるいは酸素の添加のもとに、極度に高い温度（＞１
０００℃）で、部分された反応器中で実施される。

流体金属内容物（たとえばＦｅ）を含む反応器の中で極
度に高い温度が保証される。廃棄物または特殊廃棄物が
このような反応の中に導入されると、すべての炭化水素
物質（Ｃ−Ｈ化合物）とその他の有機化合物が分解る、
。水素はガス状に放散し、これに対して炭素は流体金属
中に溶解る、。

鉄鋼石からの鋼製造原理から公知のように、この炭素は
酸化剤の噴入によってＣＯに部分酸化され、これにより
再び流体金属から出る。このように、廃棄物の可燃性成
分はＨ２とＣＯに変化し、反応炉の第１ガス室中の圧力
を増大る、。ＣからＣＯへの酸化反応は放熱反応である
から、反応器が十分に断熱されていざえすれば、流体金
属を高温に保持る、。この場合、この金属は経時的に消
費されることなく、伝熱媒質および炭素の溶媒としての
み役立つ。

廃棄物の炭素含有量が融成物温度を維持る、のに十分で
なければ、廃棄物に対して石炭を添加る、こともできる
。

第１ガス室においてはガス形成によって熱流体の水準が
低下し、第２ガス室においては上昇る、。

この現象が続くと、ガスが反応器の両方のガス空間の隔
壁の開口の上縁または上方の小開口に達し、これらの開
口を通して貫流し、スラグを同伴し、またはより大なる
開口を通してスラグを流れさせ、または第２反応器中に
おいてガスが流体を通して上方に泡立ち、ＩＩ後に第２
ガス室に入り、そこから抽出されるにいたる。このよう
にして本発明によれば、反応室を出るガス全部が一定期
間、金属融成物の温度にあったので、温度と期間を適当
に選ぶことにより、もはや炭化水素成分、すなわち廃棄
物の熱い残留細片を含有しないことが保証される。

流体金属としては望ましくは鉄が使用され、その際に鉄
浴中には１３５０〜１４００℃の反応温度が存在る、。

特殊有機廃棄物、超毒素、たとえばジオキシン、ＰＣＢ
１ＨＣＨ１タブン、ソマン、マスタードガスなどの化学
兵器をさらに確実に破壊る、ためには、たとえばクロム
などの鉄より高い融解温度を示す金属を使用る、ことが
できる。

同様に、最高温度を得るためには合金ならびに金属酸化
物のの融成物も使用る、ことができる。

スラグを形成る、不燃性の廃棄物成分は流体金属上に流
動状態で浮遊る、。その上方に、還元性ガスＨ２および
ＣＯが存在る、（場合によってはＨ２０も存在る、）。

廃棄物の硫黄、塩素およびフッ素不純物は最初にＨ２Ｓ
　、　ＨＣｌ　、ＨＦとしてガス状で存在る、。

本発明の方法の好ましい実施１１ｉ様においては、スラ
グに対して対応のタンクから追加的に石灰が添加される
。その場合、前記のガスは高温と塩基性スラグの存在に
おいては不安定であるから、スラグ中には流動性Ｃａ　
Ｓ　、　Ｃａ　ＣＩ　　　Ｃａ　Ｆ　２２・ などの形の不純物となる。スラグは反応器から連続的に
流動状態で引出され、たとえば水で冷却される。スラグ
抽出ゲートを通してこの装置を出すカルシウム化合物は
完全に不水溶性であり環境に対して中性であるから残留
物として問題なく堆積させることができるが、これに対
して装置を出る生成ガスはＨｅ　ｌ　、ＨＦ、、Ｈ２Ｓ
などの不純物をなおちｐ、ｌ）、ｍ、単位で含有してい
る。

酸化剤は熱い流体中に直接に導入され、あるいは流体上
方の第１ガス室中に噴入される。

本発明の方法は、バッチ方式でまたは連続的に作動させ
ることができる。第２の場合には、第１ガス室中に圧力
ゲートを備え、第１ガス室の開放に際して圧力損失が生
じないようにる、ことが望ましい。この開口は非常に大
であるから、あらかじめ粉砕る、ことなく廃棄物のドラ
ム缶全体を導入る、ことができる。工程温度は、廃棄物
の炭素含有量に応じて、石炭、特に粉炭の添加によって
上昇させることができ、あるいは工程ガスの環流により
または水蒸気あるいは不活性ガスの混入により低下させ
ることができる。またこれらのガスを酸化剤噴入ノズル
の冷却に使用る、こともできる。

好ましくは、反応器は、少なくとも第１ガス室において
耐圧構造と成し、その上部に廃棄物および（または）ス
ラグ形成剤用の圧力ゲートを具備る、。第２室には、１
個または複数のガス／スラグ抽出口を具備る、。第２ガ
ス室中の開かれたばかりの抽出口の＾さは液体面に向け
られている。

ガス化に使用される反応器が断熱されることが好ましい
。また温度保持のため、石炭の添加のほか、生成ガス熱
による廃棄物または石灰の予熱を実施る、ことができる
。工程の開始のため、または追加加熱のため、電熱手段
を備えることができる。

また２部のガス室を同心的に配置る、ことも望ましく、
この配置の場合、たとえば第１ガス室が第２ガス室によ
って包囲される。その場合、第１ガス室は熱を放散させ
る外側面を有しない。

好ましくは、両ガス室間の隔壁中の開口の断面積が上か
ら下に向かって増大し、従って一方のガス室から他方の
ガス室に流れるガスは、ガスを流出させるガス室中の流
体面が低下る、に従って超比例的に増大る、貫流断面積
を見出す。これは、隔壁下部に大開口または多数開口を
備えることにより、また上方より下方が広くなった断面
を有る、、たとえば三角形の開口を備えることにより実
施される。深さと共に増大る、断面は両方の流体柱の揺
動を防止る、。

隔壁の下部区域の開口の配置は越境ガスの量を自動釣に
制御る、ａ間口の大きさが未反応の廃棄物成分の貫通を
防止る、。第２室中の流体柱の高さは、ガスが熱流体温
度に留まる時間を長くる、。

下降した流体面の近傍の小開口は少ガス泡のみを越境さ
せ、これらのガス泡が第２ガス室中の流体の中で確実に
所望温度まで加熱される。小開口は、特定の細孔径、た
とえば約ｉｍまたはこれより小なる細孔径のセラミック
体またはセラミック貫通体を通して配備される。下降し
た流体の深い区域における大開口は流体を第２室に容易
に貫流させる。

本発明の方法は下記の利点を示す。

−この方法は、炭素含有廃棄物および特殊廃棄物、特に
、塩素化炭化水素のような有機化学工業のあらゆる残留
物を比較的問題なく、すなわち確実に分解る、ことがで
きる。

一廃棄物または特殊廃棄物をなんらかの形で前処理る、
必要がない。

一残留物堆積量が（燃焼または熱分解の場合と同様に）
大巾に減少る、。

一廃東物の熱量が利用される。従って、金属浴が高温に
保持され、また非常に炭素含有量の少ない廃棄物の場合
、発生る、可燃性がスＨ２とＣＯを後加熱のために使用
る、ことができる。

−廃ｉ物中の不純物が環境中立的な、すなわち安全な物
質となる。

一工程の簡単さの故に廃棄物の燃焼または熱分解に比し
て経済的利点が期待される。

〔発明の実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明る
、。

廃棄物タンク１は圧力ゲート２を介して、断熱反応炉３
と接続され、この反応炉の中に流体４、この場合は流体
金属が存在る、。酸化剤５がノズル６を通して流体４の
中に噴入される。反応器３は２部のガス室７と８を保持
し、これらのガス室は、下部に開口９ａを具備る、隔壁
９によって相互に隔離されている。金属上に浮動る、ス
ラグ１０の転化のため、石灰を収容したタンク１１が備
えられている。スラグ１０と生成ガスの除去のため、ス
ラグ冷却器１２、スラグ排出ゲート１３および排ガスラ
イン１４を具備したそれ自体公知の装置が配置されてい
る。排ガスライン１４に対して、排熱利用／脱塵装置１
５が接続されている。

粉塵は導管１６を通して塵芥タンク１に循環さられる。

生成ガスの一部は導管１７を通してポンプ１８に導かれ
、このポンプがガスをノズル６または圧力ゲート２に導
く。生成ガスの残分は装置１５から導管１９を通して次
の用途に送られる。

本発明によれば、廃棄物は下記のように処理される。廃
棄物はタンク１から、粗大塊状でまたはドラム缶のまま
、反応器３の第１ガス室７の入口の圧力ゲート２に達る
、。廃棄物は熱い流体４の中に落ちる。可燃成分は水素
と炭素に分解る、。

不燃性スラグ成分はスラグとして流体４上に浮遊る、。

ノズル６から酸化剤５が吹込まれる。流体４の中に溶解
した炭素がＣＯに部分酸化される。

この反応に際して第１ガス室７の中の圧力が上昇し、流
体４の一部を開口９ａを通して第２ガス室の中に圧入る
、。流体面が上部開口９ａまで下降されると、スラグ１
０と生成ガスも第２ガス室８に入る。その際にガスが流
体４を通して泡立ち、その温度になる。スラグ１０と生
成ガスは第２ガス室中の適当高さに備えられた開口から
引出される。スラグは好ましくは水によって冷却され、
この装置からスラグ排出ゲート１３を通して出る。

生成ガスは排ガスライン１４を通して排熱利用−冷却一
説塵装＠１５に達る、。その際に発生る、粉塵が導管１
６を通して塵芥タンク１に戻され、これに対して、ガス
の一部は導管１７を通り、ポンプ１８によって対応の圧
縮を受けたのち、一方では酸化剤５の噴入ノズル６の冷
却のために使用され、他方では反応器３の入口の圧力ゲ
ート２に対る、圧力導入のために使用される。精製され
冷却されたガスの他の部分は導管１９を通して、それぞ
れの用途、例えば電流発生および（または）熱発生のた
めに送出される。また、冷却袋Ｍ１５の中で生じる熱は
装入材料、廃棄物および石灰の予熱のためにも利用る、
ことができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の方法を実施る、ための装置の７０−
シートである。 １・・・廃棄物タンク、２・・・圧力ゲート、３・・・
断熱反応炉、４・・・金属流体、５・・・酸化剤、６・
・・ノズル、７．８・・・ガス室、９・・・ｗＡｌ、１
ｏ・・・スラグ、１１・・・石灰タンク、１２・・・ス
ラグ冷却器、１３・・・スラグ排出ゲート、１５・・・
ガス排熱利用／冷却／脱塵装置、１８・・・ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、廃棄物を温度＞１０００℃を有する厚い流体（４）
   の中に導入し、酸化剤（５）をこれに添加するようにし
   た炭素含有廃棄物または特殊有機排棄物のガス化法にお
   いて、下部に開口（９ａ）を備えた隔壁（９）を具備し
   、この隔壁（９）が厚い流体の上方に２部のガス室（７
   、８）を成すこと、廃棄物が第１ガス室（７）の中に導
   入され、また発生した生成ガス（主としてＨ＿２、ＣＯ
   および不活性ガス）がスラグ（１０）と共に第２室（８
   ）の中に引出されることを特徴とする方法。 ２、酸化剤（５）が熱い流体（４）および （または）第１ガス室（７）の中に噴入される、特許請
   求の範囲第１項による方法。 ３、廃棄物は粗大塊状とすることができ、その導入は側
   面から、または上方から圧力ゲート（２）を通して生じ
   、この圧力ゲート（２）の中において、環流生成ガスに
   よって圧力上昇が生じうる、特許請求の範囲第１項また
   は第２項による方法。 ４、発生ガスからＨＣｌ、ＨＦ、Ｈ＿２Ｓおよびその他
   の不純物を除去するため熱い流体（４）上のスラグ（１
   ０）に対して石灰（ＣａＯ、１１）などのスラグ形成剤
   を導入し、スラグ（１０）を流動的に引出し冷却する、
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項によ
   る方法。 ５、熱い流体（４）として、１種または複数の金属：Ｆ
   ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｒまたはＭｎから成る金属融成物が
   使用される、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れか１項による方法。 ６、極高温を得るため、熱流体（４）として酸化銅など
   の金属酸化物融成物が使用される、特許請求の範囲第１
   項ないし第５項のいずれか１項による方法。 ７、酸化剤（５）として酸素または空気が使用される特
   許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項による
   方法。 ８、熱い流体（４）の温度調節のため、またノズル（６
   ）の冷却のため、脱塵／冷却処理後の生成ガスの一部ま
   たは水蒸気などの他のガスが酸化剤（５）と流体（４）
   またはその上方のガス室（７）の中に噴入される、特許
   請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項による方
   法。 ９、低い熱量または温度の低い炭素含有量を有する種類
   の廃棄物に対して、石炭（好ましくは粉炭）を添加する
   、特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか１項に
   よる方法。 １０、装入物、廃棄物および（または）石炭（１１）の
   予熱のため、生成ガスの含熱量が利用される、特許請求
   の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項による方法。 １１、第１ガス室（７）が耐圧構造を成し、流体（４）
   の上方に塵芥および（または）スラグ形成剤用圧力ゲー
   ト（２）を含み、または第２ガス室（８）が１個または
   複数の種々の高さに配置された生成ガスおよびスラグ（
   １０）の排出口を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第１０項のいずれか１項による方法を実施
   する装置。 １２、両方のガス室（７、８）が断熱されまた／あるい
   は電気抵抗加熱器または誘導加熱器を具備する、特許請
   求の範囲第１１項による装置。 １３、一方のガス室が他方のガス室を同心的に包囲する
   、特許請求の範囲第１１項または第１２項による装置。 １４、両方のガス室（７、８）間の隔壁（９）の中の開
   口（９ａ）の透過断面が上から下に向かって増大する、
   特許請求の範囲第１１項ないし第１３項のいずれか１項
   による装置。 １５、隔壁（９）の下部に、上部よりも大断面のまたは
   より多数の開口（９ａ）が存在する、特許請求の範囲第
   １４項による装置。 １６、開口（９ａ）は下方よりも上方において狭く、好
   ましくは三角形を成し、また／あるいは開口（９ａ）の
   上端に、特定の細孔径を有する多孔性セラミック貫流体
   が配置されている、特許請求の範囲第１４項による装置
   。 １７、細孔径が１個および（または）これ以下のオーダ
   ーである、特許請求の範囲第１６項による装置。