JPH0673679B2 - 下水スラッジをガス化する方法 - Google Patents

下水スラッジをガス化する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水スラッジ又は他の炭素含有廃棄物をガス
化するための方法であって、下水スラッジ又は他の炭素
含有廃棄物を供給するガス化装置に更に固体燃料及び酸
素含有ガスを供給してガス化を行ない、このガス化装置
の底部にスラグ浴を形成させる方法に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕
下水スラッジを除却又は利用するのに従来使われている
方法は、乾燥後に投棄もしくは焼却すること、又は肥料
として農業に利用することを含んでいる。下水スラッジ
を投棄するには広大な場所が必要であり、また余計な出
費がつきまとう。焼却するのは、不完全燃焼の場合にジ
オキシン（di-oxins）を生じることがあり、また灰の中
の望ましくない重金属が水で一部分浸出されることがあ
るという点で問題である。下水スラッジを肥料として使
用することに対しては、その中に含まれている重金属の
ため少なからぬ異論があり、もはやほとんど認められて
いない。
下水スラッジの別の利用法は西ドイツ国特許第29 23 72
6 号明細書に記載されており、それによれば乾燥した下
水スラッジは酸化鉄を還元するのに還元剤として利用さ
れる。乾燥下水スラッジと乾燥酸化鉄とを混合し、任意
にペレット化し、それから長期間加熱すると、酸化鉄が
部分的に還元されて海綿鉄になる。ところが、この方法
は経済的に産業上利用するには適さない。その上、重金
属の処分についての問題を解決できない。
西ドイツ国特許出願公開第32 03 435 号明細書は、溶融
浴反応器、詳しく述べるならば鉄浴反応器（iron bath
reactor）中でガスを生じさせ且つ金属を抽出するため
の方法を記載し、この方法においては、一方では炭素を
含有する燃料と酸素とを溶融可能な浴物質、詳しく述べ
るならば溶融浴反応器の鉄浴に入れることからガスが生
成され、他方で金属キャリヤーが溶融浴に供給されるこ
とから金属が抽出される。生成したガスは、大部分はCO
とH2とを含んでなる石炭ガスである。溶融した浴物質に
入れられる燃料中には抽出されるべき金属が少量含まれ
ており、これは溶融浴に溶けてそこで濃縮され、そして
所定濃度に達した後抜き出すことができる。燃料は、一
部分は可燃性物質を適当量含む下水スラッジ及び産業廃
棄物のような物質でよく、一方では熱を発生させずにそ
れから金属類を抽出することが可能であり、他方で重金
属類は環境を害さないやり方で分離することができるの
で、それに応じて汚染が減少する。しかしながら、熱を
発生させないというこの方法の目的は、主として金属を
製造することであり、下水スラッジを除却することでは
ない。吸熱反応の結果として溶融浴が非常に冷やされ、
更に下水スラッジに含有されている揮発成分が、かなり
の、そして望ましくない浴の動揺をもたらすので、全燃
料中の下水スラッジの割合は必然的にきわめて制限され
る。
本発明の課題は、下水スラッジ又は他の炭素含有廃棄物
を入れたガス化装置に更に固体燃料及び酸素含有ガスを
供給し、ガス化装置の底部領域にスラグ浴を形成させ
て、下水スラッジや廃棄物の有する燃焼エネルギーを完
全に利用し、且つ重金属類を除却することによりこれを
処分する問題をなくし、そして、下水スラッジや廃棄物
を経済的に都合よく処分するのが可能であるようなやり
方で全燃料中の下水スラッジ又は廃棄物の割合をふやす
ことができる、という点で、ガス化装置において下水ス
ラッジ又は他の炭素含有廃棄物をガス化するための公知
の方法を改良することである。
〔問題点を解決するための手段及び作用効果〕
この問題は、本発明に従って、流動層ガス化装置のスラ
グ浴より上の流動層でガス化を行なわせ、そして下水ス
ラッジ又は廃棄物、固体燃料、酸素含有ガス、及びガス
化により生成したガスで前記流動層を形成することによ
り解決される。また、本発明のその他の有利な点は次の
とおりである。すなわち、 １）下水スラッジ又は廃棄物を前記流動層の中間から上
方にかけての領域に供給すること。
２）下水スラッジ又は廃棄物を固体燃料と一緒に上方か
ら前記流動層に供給すること。
３）固体燃料として石炭又は石油コークスを使用するこ
と。
４）酸素含有ガスを加熱してから前記流動層に供給する
こと。
５）前記流動層に下水スラッジを供給する前にその下水
スラッジを乾燥するのに、前記流動層ガス化装置で製造
されたガスから得られる熱の少なくとも一部を利用する
こと。
６）前記流動層ガス化装置内で添加海綿鉄を溶融させて
銑鉄に還元すること。
７）前記流動層ガス化装置で製造されたガスの少なくと
も一部を、鉄鉱を還元して海綿鉄にするのに利用するこ
と。
本発明は、スラグ浴より上の流動層でガス化を果すこ
と、並びに、この流動層が下水スラッジ又は廃棄物、固
体燃料、及び酸素含有ガスを含んでなることを特徴とす
る。下水スラッジは高温で完全に反応するので、滞留時
間が十分な場合にはもはやジオキシンあるいは環境を害
する他のガスを生成するいかなる危険もなくなる。スラ
ッジ中の重金属類はスラグと結合する。
本発明の方法は、好ましくは銑鉄の製造法と組み合わさ
れ、添加海綿鉄をガス化装置内で溶融させて銑鉄に還元
する。ガス化装置で生成されたガスは鉄鉱石を還元して
海綿鉄にするのに都合よく用いられ、この海綿鉄は続い
てそのガス化装置内で融解される。
10％の残留水分がある下水スラッジは、前記還元融解工
程を害することなしに15％の割合で燃料と混合すること
ができる、ということが分った。添加燃料として低揮発
性の石炭を使用する場合には、理論的には下水スラッジ
の割合を40％まで増加できるということが明らかになっ
た。
〔実施例〕
下水スラッジのガス化プラントを図式的に示す添付図面
に図解された態様に関して、以下に本発明を更に詳細に
説明する。
粒度の範囲が０〜50mmである石炭を融剤と一緒に入口２
を通して流動層ガス化装置１の上部に供給する。石炭の
代りに石油コークスを使用することができよう。管路３
を使って下水スラッジを遠心分離機４に供給し、下水ス
ラッジを部分的に脱水する。次に、まだポンプで移送可
能な下水スラッジを管路５を通して乾燥機６に入れ、管
路７を経由して乾燥機６に蒸気（スチーム）を供給し、
これの助けによって下水スラッジを残留水分含有量が10
％になるまで乾燥する。このように調製した下水スラッ
ジを、その後管路８を経由して空気輸送により流動層ガ
ス化装置１に輸送し、流動層ガス化装置１の流動層９の
中間から上部にかけての領域で該装置に供給する。流動
層でガス化を行なうために必要な酸素含有ガスの流れの
一部分を管路10を経由して流動層９の下方領域に供給す
る。このガスは反応してCO2又はCOとなり、それから流
動層９内を上昇してこの流動層を維持する。酸素含有ガ
スの別の分流は、管路11を経て管路８に入り、下水スラ
ッジと共に流動層ガス化装置１に供給される。石炭及び
下水スラッジがガス化する間に発生する熱は、下水スラ
ッジの不完全燃焼によりジオキシンが生成することがな
いような高温を流動層９内に生じさせる。この温度は、
石炭及び下水スラッジがガス化する間に生ずる溶融スラ
グ浴12を流動層ガス化装置の底部に形成させておくのに
も十分高い温度である。下水スラッジ中の重金属類をも
含有するこのスラグは、管路13を用いて適当な時間間隔
で抜き出される。下水スラッジは、石炭と一緒に流動層
ガス化装置１の入口２を通して供給することも可能であ
る。酸素含有ガスは、全燃料中の下水スラッジの割合を
ふやすことができるように加熱してから管路10,11を経
て流動層ガス化装置１に供給することもできる。添加海
綿鉄を流動層ガス化装置内１で溶融させるべき場合に
は、流動層９の上方に、詳しく述べるならば該ガス化装
置の上方領域にこの海綿鉄を供給し、それからこれを流
動層９において溶融且つ還元し、そして流動層ガス化装
置１の底部に溶融鉄浴として集める。溶融スラグは、そ
の比重量がより小さいため前記溶融鉄浴の上に集まる。
ガス化の結果として、COを含有し、任意にH2を含有する
ガスが流動層９で生成され、このガスは管路14を経由し
て流動層ガス化装置１からサイクロン15に至る。サイク
ロン15において、同伴してきた粗大な石炭と海綿鉄の粒
子をガスから除去し、分離した固体粒子は管路16を経て
流動層ガス化装置１に戻される。粗大ダストを取除いた
ガスは次に廃熱回収設備17に至り、ここでガスの有する
熱エネルギーを高圧蒸気に製造するのに利用する。この
高圧蒸気は管路18を経由して発電所19に送られる。この
ようにして冷却したガスはダストフィルター20に送ら
れ、ここで非常に細かい固体粒子が分離され、そしてま
た硫黄あるいは塩素のようなガス状汚染物質が吸収され
る。最後に、ガスは管路21を経由して発電所19に送られ
て燃やされる。燃焼エネルギーと管路18からの高圧蒸気
のエネルギーとから、管路７を経て乾燥機６に供給され
る低圧蒸気と、電線路22により取出される電力とが発生
する。
このプラントを同時に銑鉄を製造するために使用する場
合、流動層ガス化装置で製造されたガスは、鉄鉱石を直
接還元して海綿鉄にするための還元ガスとして利用する
こともできる。生成した海綿鉄は、その後流動層ガス化
装置に供給され、融解され、そして銑鉄に還元される。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明の下水スラッジガス化プラントを示す概
略流れ図である。 図中、１は流動層ガス化装置、４は遠心分離機、６は乾
燥機、９は流動層、12は溶融スラグ浴、15はサイクロ
ン、17は廃熱回収設備、20はダストフィルター。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下水スラッジ又は他の炭素含有廃棄物を供
    給するガス化装置に更に固体燃料、酸素含有ガス及び海
    綿鉄を供給し、該ガス化装置の底部に鉄浴及びスラグ浴
    を形成させ、そして該ガス化装置で製造されたガスの少
    なくとも一部を鉄鉱石を還元して海綿鉄にするのに利用
    する、下水スラッジ又は他の炭素含有廃棄物をガス化装
    置においてガス化するための方法であって、ガス化がス
    ラグ浴（12）より上の流動層（９）で起こること、並び
    に前記流動層（９）が下水スラッジ又は廃棄物、固体燃
    料、酸素含有ガス、及びガス化により生成したガスで形
    成されることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】下水スラッジ又は廃棄物が、前記流動層
    （９）の中間から上方にかけての領域に供給されること
    を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】下水スラッジ又は廃棄物が、固体燃料と一
    緒に上方から前記流動層（９）に供給されることを特徴
    とする、特許請求の範囲第１項記載の方法。
  4. 【請求項４】前記固体燃料として石炭を使用することを
    特徴とする、特許請求の範囲第１項から第３項までのい
    ずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記固体燃料として石油コークスを使用す
    ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第３項
    までのいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記酸素含有ガスを加熱してから前記流動
    層（９）に供給することを特徴とする、特許請求の範囲
    第１項から第５項までのいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記流動層（９）に下水スラッジを供給す
    る前にその下水スラッジを乾燥するのに、前記流動層ガ
    ス化装置（１）で製造されたガスから得られる熱の少な
    くとも一部を利用することを特徴とする、特許請求の範
    囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載の方法。
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