JP2003294367A

JP2003294367A - 廃棄物ガス化溶融炉から発生するダストの処理方法及び廃棄物ガス化溶融設備

Info

Publication number: JP2003294367A
Application number: JP2002096017A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yagino; 敏明八木野; Makoto Ohata; 誠大畠
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】熱分解ガスを水洗浄した際に発生するダスト
のスラリーを脱水汚泥にする脱水機やその脱水汚泥を炉
頂部まで搬送する搬送装置を設ける必要がなく、設備面
の問題が解消される、ガス化溶融炉から発生するダスト
の処理方法及びその廃棄物ガス化溶融設備を提供するこ
と。【解決手段】ガス化溶融炉から発生するダストの処理
方法は、炉内下部に堆積させたコークスを燃焼させて高
温炉床６０を形成させ、この高温炉床６０上に廃棄物を
投入して熱分解させるガス化溶融炉１０から発生するダ
ストの処理方法であって、ガス化溶融炉１０で発生した
熱分解ガスをガス洗浄装置３０で水洗浄してダストを捕
集し、捕集されたダストを凝集沈殿装置４０で凝集沈殿
させて濃縮スラリーにした後、スラリー状態で高温炉床
６０へ吹込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉内下部に堆積さ
せたコークスを燃焼させて高温炉床を形成させ、この高
温炉床上に廃棄物を投入して熱分解させるガス化溶融炉
から発生するダストの処理方法、及びその廃棄物ガス化
溶融設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物処理技術として、都市ごみや産業
廃棄物などの廃棄物を熱分解してガス化し、その残渣を
溶融してスラグにする廃棄物ガス化溶融処理がある。こ
の技術によれば、高温処理が行われるので、発生ガス中
のダイオキシン類が分解されてその排出が抑止され、
又、処理残渣がスラグになって排出されるので、処理残
渣が焼却処理の場合に比べて大幅に減容化されると共に
人体に有害な重金属がスラグ中から揮散し、安全なスラ
グとなる。

【０００３】廃棄物をガス化溶融処理する技術には幾つ
かの方法があるが、その一つとして、竪型の炉内に堆積
させたコークスに酸素含有ガス又は酸素を吹込んで燃焼
させて高温炉床を形成させ、この高温炉床の上に廃棄物
を投入し、熱分解させてガス化させ、その熱分解残渣を
溶融してスラグにする方法がある。この方法による排出
物のうち、熱分解残渣は溶融スラグとして排出され、ガ
ス化溶融炉から飛散したチャーや灰分などの粒子（以
下、この混合物をダストという）は捕集されて再び溶融
部へ戻され、処理される。

【０００４】ところで、廃棄物をガス化溶融処理する技
術を、生成する熱分解ガスの利用方法により分類する
と、ガス燃焼方式と、ガス改質方式に大別される。ガス
燃焼方式は、廃棄物の熱分解により生成した熱分解ガス
を燃焼させて高温のガスにし、この高温ガスの熱回収を
行う方式である。又、ガス改質方式は、廃棄物を熱分解
させる際に高温炉床へ酸素を吹込むことにより高カロリ
ーガスを生成させ、工業用燃料やガスタービンなどの燃
料、あるいは化学プラント向けの原料として利用できる
ガスを得る方式である。

【０００５】上記２方式による処理条件については、基
本的な相違はないが、ガス改質方式においては、高温炉
床へ吹込むガスが通常は酸素であること、又、熱分解ガ
スの水洗浄が行われ、この水洗浄によりガス化溶融炉か
ら飛散したダストなどが捕集されること、などがガス燃
焼方式とは異なっている。

【０００６】捕集されたダストの処理方法として、ダス
トをガス化溶融炉へ投入して再処理する方法がある。ガ
ス燃焼方式においては、集塵機で捕集したダストをペレ
ットやブリケットに固形化した後、この固形物をガス化
溶融炉の上部から投入する方法が知られている。

【０００７】ガス改質方式において、熱分解ガスを水洗
浄した際に発生するダストのスラリーを凝集沈殿処理
し、濃縮されたスラリーをさらに脱水処理した後、その
脱水物であるダストの汚泥をガス化溶融炉の上部から投
入する方法が知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のガス改
質方式により廃棄物をガス化溶融処理する従来技術にお
いては、捕集したダストを脱水汚泥にしてガス化溶融炉
の上部から投入しているが、このダストの処理方法には
次のような問題がある。

【０００９】設備面の問題として、熱分解ガスを水洗浄
した際に発生するダストのスラリーを脱水汚泥にする脱
水機を設けなければならない上に、脱水汚泥をガス化溶
融炉の上部から投入するために、脱水汚泥にしたダスト
を炉頂部まで搬送するコンベアなどを設けなければなら
ない、ということが挙げられる。

【００１０】本発明は、上記の問題を解決し、熱分解ガ
スを水洗浄した際に発生するダストのスラリーを脱水汚
泥にする脱水機やその脱水汚泥を炉頂部まで搬送する搬
送装置を設ける必要がなく、設備面の問題が解消され
る、ガス化溶融炉から発生するダストの処理方法及びそ
の廃棄物ガス化溶融設備を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、捕集した
ダストの処理方法を改善するために、捕集したダストを
高温炉床の中へ直接装入することを考え、その装入方法
について検討した。

【００１２】捕集したダストを高温炉床の中へ直接装入
すれば、酸素吹込み羽口の前方の燃焼空間は、１６００
〜２０００℃にも及ぶ高温に保持されているので、その
ダストが高温炉床中にとどまる間に、ダスト中のチャー
は燃焼してガス化し、灰分は溶融して溶融スラグにな
る。このように、捕集したダストを高温炉床の中へ直接
装入すれば、ダストの再飛散が起こらなくなることが明
らかであるので、具体的なダストの装入方法を検討し
た。

【００１３】まず、ガス改質方式のガス化溶融処理にお
いては、高熱量のガスを生成させるために、前述のよう
に、堆積されたコークスを燃焼させるために高温炉床へ
吹込むガスとして、通常、酸素が使用される。このた
め、高温炉床での燃焼温度が非常に高くなり、局部的に
炉壁を劣化させるような温度になることが懸念されるの
で、局部的に過剰な温度上昇が防がれるように、温度調
整することが必要になる。このための温度調整方法とし
て、高温炉床に水又は水蒸気を噴霧して冷却する手段が
採用されている。高温炉床へ水を吹込むことにより、高
温炉床における局部的な温度上昇が防がれると共に、Ｃ
Ｏと水の反応からＨ₂ が生成したり、コークスや廃棄物
からの炭素分と水の反応からＣＯとＨ₂ が生成して熱分
解ガスが改質される。このように、高温炉床へ水の供給
が行われている。本発明では、捕集したダストをスラリ
ー状態で高温炉床へ吹込むようにしている。これによ
り、ダストを高温炉床へ装入すると同時に、高温炉床へ
供給しなければならない水の一部を代替することができ
る。

【００１４】本発明は上記の検討結果に基づいてなされ
たものであり、次のような特徴を有する。

【００１５】請求項１に記載の発明に係る廃棄物ガス化
溶融炉から発生するダストの処理方法は、炉内下部に堆
積させたコークスを燃焼させて高温炉床を形成させ、こ
の高温炉床上に廃棄物を投入して熱分解させるガス化溶
融炉から発生するダストの処理方法において、ガス化溶
融炉で発生した熱分解ガスを水洗浄してダストを捕集
し、このダストをスラリー状態で高温炉床へ吹込むこと
を特徴としている。

【００１６】請求項２に記載の発明に係る廃棄物ガス化
溶融設備は、炉内下部に堆積させたコークスを燃焼させ
て高温炉床を形成させ、この高温炉床上に廃棄物を投入
して熱分解させるガス化溶融炉を備えた廃棄物ガス化溶
融設備において、少なくともガス化溶融炉の下流側にガ
ス化溶融炉で発生した熱分解ガスを水洗浄してダストを
捕集するガス洗浄装置と、ガス洗浄装置から排出される
排水中のダストを凝集沈殿させる凝集沈殿装置と、凝集
沈殿装置から排出される濃縮スラリーを前記ガス化溶融
炉へ吹込む濃縮スラリー吹込み手段を備えたことを特徴
としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の廃棄物ガス化溶融
設備の構成に係る実施の形態の一例を示す図である。な
お、図１はガス改質方式のガス化溶融設備を示す。図１
において、１０は炉内下部に堆積させたコークスを燃焼
させて高温炉床を形成させ、この高温炉床上に廃棄物を
投入して熱分解させるガス化溶融炉、２０はガス化溶融
炉から排出された熱分解ガスを部分燃焼させて高温に
し、ダイオキシン類やタール分を分解させるガス改質
炉、３０は熱分解ガスを水洗浄して急冷すると共にダス
トを捕集するガス洗浄装置である。図中、６０は高温炉
床、６１は投入された廃棄物を示す。

【００１８】そして、４０はガス洗浄装置３０から排出
される排水の一部を凝集沈殿させて、排水中のダストを
濃縮する凝集沈殿装置、５０は凝集沈殿装置から排出さ
れる濃縮スラリーをガス化溶融炉１０内へ吹込む濃縮ス
ラリー吹込み手段である。

【００１９】ガス化溶融炉は竪型円筒形状で、炉下部の
高温炉床６０が形成される位置には酸素を吹込む主羽口
１４が複数基設けられており、投入された廃棄物が堆積
される位置には酸素を吹込む副羽口１５が複数基設けら
れている。主羽口１４へ供給される酸素は流量調節計１
７により所定流量に調節されるようになっている。複数
基が設けられている主羽口１４のうちの少なくとも１基
には水配管が接続されており、高温炉床６０を冷却する
ための水が酸素と一緒に吹込まれるようになっている。
水の吹込み量は炉内温度の測定値に基づいて温度調節計
１８により調節される。なお、１６は後述する濃縮スラ
リの上部吹込み口である。又、１１は廃棄物などの装入
口、１２は熱分解ガスの出口、１３溶融スラグの排出口
である。

【００２０】ガス改質炉２０には、酸素を吹込む羽口２
１が設けられており、ガス化溶融炉１０から排出された
熱分解ガスを部分燃焼させて１０００℃〜１１００℃の
高温に保持し、ダイオキシン類やタール分を分解させる
ことができるようになっている。

【００２１】ガス洗浄装置３０は熱分解ガスに水を噴霧
して急冷すると共に洗浄する急冷塔３１と、急冷塔３１
の洗浄排水を受ける洗浄排水槽３２と、洗浄排水を循環
して再使用するために冷却する冷却器３３を備えてい
る。急冷塔３１には、高温の熱分解ガスを急冷するため
の水噴霧と、ガス中のダスト、酸性ガス、低沸点金属な
どを洗浄するための水噴霧が行われるようになってお
り、水噴霧ノズルが多段に設けられている。３４は洗浄
水を補給するための液面調節計である。

【００２２】凝集沈殿装置４０は洗浄排水槽３２から抜
き出された洗浄排水に凝集剤を混合してダストを凝集さ
せる凝集剤混合槽４１と、凝集したダストを沈降させ濃
縮スラリーとして分離する凝集沈殿槽４２を備えてい
る。

【００２３】濃縮スラリー吹込み手段５０は凝集沈殿槽
４２から抜き出された濃縮スラリーを受け入れる濃縮ス
ラリー槽５１と、濃縮スラリーをガス化溶融炉１０内へ
送りこむポンプ（図示せず）と、主羽口１４に接続する
濃縮スラリー配管５３、及び上部吹込み口１６に接続す
る濃縮スラリー配管５４を備えている。５２は液面調節
計である。

【００２４】上記のように構成された廃棄物ガス化溶融
設備の操業は次のように行われる。主羽口１４及び副羽
口１５から酸素が吹込まれているガス化溶融炉１０内
へ、廃棄物、コークス、スラグの成分調整材である石灰
石が投入される。コークスは炉底部に堆積して燃焼し、
高温炉床６０が形成され、その上に廃棄物が堆積され
る。そして、廃棄物が部分燃焼される熱と高温炉床６０
から上昇する高温ガスによって加熱され、還元雰囲気で
廃棄物の熱分解が行われる。

【００２５】廃棄物の熱分解によって、高カロリーの熱
分解ガスが生成する。又、熱分解残渣は高温炉床６０へ
降下し、そのうちのチャーはコークスと共に燃焼して加
熱源となり、灰分や不燃物は溶融されて滴下し、スラグ
排出口１３から排出される。

【００２６】ガス化溶融炉１０から排出された熱分解ガ
スはガス改質炉２０へ導入され、酸素が吹込まれて部分
燃焼し、１０００℃〜１１００℃に加熱される。この温
度上昇によって、ダイオキシン類が分解され、又、廃棄
物の熱分解時に生成したタール分が熱分解し、低分子化
されてガスになる。

【００２７】ガス改質炉２０から排出された高温の熱分
解ガスはガス洗浄装置の急冷塔３１へ導入される。急冷
塔３１では、高温の熱分解ガスを急冷する水噴霧と、冷
却されたガス中のダスト、酸性ガス、低沸点金属などを
洗浄する水噴霧が行われる。熱分解ガスは飽和湿度まで
増湿し、脱硫などの有害成分を除去する処理、脱湿処理
などを行うガス精製工程へ送られた後、工業用の燃料あ
るいは原料ガスなどとして供給される。

【００２８】洗浄排水槽３２へ流入した洗浄排水は循環
使用される。このため、洗浄排水は冷却器３３へ導入さ
れて冷却され、急冷塔３１へ供給される。洗浄排水の一
部は抜き出されて凝集沈殿装置４０へ送られる。洗浄排
水の一部が抜き出され、又、急冷塔３１では大量の水が
蒸発するので、洗浄排水槽３２へ水が補給される。

【００２９】凝集沈殿装置４０では、凝集剤混合槽４１
で洗浄排水に凝集剤を添加して混合し、凝集沈殿槽４２
へ流入させ、上澄み液と濃縮スラリーの２層に分離する
処理をする。上澄み液の一部は洗浄排水槽３２へ戻され
再使用される。又、洗浄排水には熱分解ガス中に含まれ
ていた塩類や有害成分が捕集されているので、残りの上
澄み液は系外へ抜き出され、排水処理工程へ送られて浄
化処理される。濃縮スラリーは抜き出されて濃縮スラリ
ー槽５１へ送られる。

【００３０】濃縮スラリー槽５１に貯留された濃縮スラ
リーは配管５３、配管５４を経由し、それぞれ主羽口１
４、上部吹込み口１６へ供給される。

【００３１】廃棄物が熱分解される際、複数基の主羽口
１４のうち、水配管が接続されている主羽口へ水を供給
して酸素と一緒に吹込み、炉内のコークス層が所定温度
範囲になるように調整する。水の供給流量は温度調節計
１８により炉内温度の測定値に基づいて調節される。

【００３２】又、濃縮スラリー配管が接続されている主
羽口１４には、濃縮スラリー槽５１から送られてくるダ
ストの濃縮スラリーが供給され、酸素と一緒に炉内へ吹
き込まれる。又、濃縮スラリーの発生量が多い場合に
は、上部吹込み口１６へも濃縮スラリーが供給され、高
温炉床６０上の廃棄物（熱分解ゾーン）へ吹き付けられ
る。熱分解ゾーンにおいては、上昇するガス流速が１ｍ
／sec 以下であり、非常に緩やかであるので、吹き付け
られたスラリー中のダストは飛散することなく、殆どが
廃棄物と共に熱分解される。吹込まれた濃縮スラリーの
うち、水は高温炉床６０を冷却する役割をなし、ダスト
中のチャーは燃焼してコークスの一部を代替する熱源と
なり、ダスト中の灰分は溶融してスラグ排出口１３から
排出される。

【００３３】ただし、この実施の形態においては、炉内
温度の調節は温度調節計１８により供給される水量の調
節により行われるので、濃縮スラリーは所定流量で供給
される訳ではなく、発生した濃縮スラリーを順次処理す
るために行われる。

【００３４】なお、上記のように、ガス化溶融炉１０内
へ水分が吹込まれるので、熱分解ガスの水分が増加する
が、後工程の急冷塔３１では大量の水が蒸発して飽和状
態まで増湿され、さらにガス精製工程で脱湿処理される
ので、ガス化溶融炉１０へ水分を吹込んでも、熱分解ガ
スの熱量は低下しない。

【００３５】

【発明の効果】以上述べた本発明の方法によれば、熱分
解ガスを水洗浄した際に発生するダストのスラリーを脱
水汚泥にする脱水機やその脱水汚泥を炉頂部まで搬送す
る搬送装置を設ける必要がないので、ガス化溶融炉へダ
ストを返送するための設備費が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物ガス化溶融設備の構成に係る実
施の形態の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ガス化溶融炉１１廃棄物などの装入口１２熱分解ガスの出口１３溶融スラグの排出口１４主羽口１５副羽口１６濃縮スラリの上部吹込み口１８温度調節計２０ガス改質炉３０ガス洗浄装置３１急冷塔３２洗浄排水槽４０凝集沈殿装置４１凝集剤混合槽４２凝集沈殿槽５０濃縮スラリー吹込み手段５１濃縮スラリー槽６０高温炉床６１廃棄物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２３Ｇ 5/24 Ｆ２７Ｄ 17/00 １０５Ｋ４Ｋ０４５Ｆ２３Ｊ 15/04 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｄ４Ｋ０５６Ｆ２７Ｄ 17/00 １０５Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３ＬＦターム(参考） 3K061 AA16 AB03 AC01 DA18 DB16 3K070 DA05 DA08 DA27 DA37 4D004 AA36 AA46 CA27 CA29 CA32 CB34 CB42 4D015 BA19 BB05 CA20 EA02 EA32 FA03 FA30 4D032 AC01 4K045 AA01 BA07 GB12 GC09 KA01 4K056 AA00 BA01 BB01 CA09 DB14 DB21 DB27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉内下部に堆積させたコークスを燃焼さ
せて高温炉床を形成させ、この高温炉床上に廃棄物を投
入して熱分解させるガス化溶融炉から発生するダストの
処理方法において、ガス化溶融炉で発生した熱分解ガス
を水洗浄してダストを捕集し、前記捕集されたダストを
スラリー状態で前記高温炉床へ吹込むことを特徴とする
廃棄物ガス化溶融炉から発生するダストの処理方法。
【請求項２】炉内下部に堆積させたコークスを燃焼さ
せて高温炉床を形成させ、この高温炉床上に廃棄物を投
入して熱分解させるガス化溶融炉を備えた廃棄物ガス化
溶融設備において、少なくともガス化溶融炉で発生した
熱分解ガスを水洗浄してダストを捕集するガス洗浄装置
と、ガス洗浄装置から排出される排水中のダストを凝集
沈殿させる凝集沈殿装置と、凝集沈殿装置から排出され
る濃縮スラリーを前記ガス化溶融炉へ吹込む濃縮スラリ
ー吹込み手段を備えたことを特徴とする廃棄物ガス化溶
融設備。