JPH09241666A - 蒸気力発電所において残留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料をエネルギー的に利用する方法 - Google Patents
蒸気力発電所において残留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料をエネルギー的に利用する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 残留物および廃棄物ならびに低発熱量および
高バラスト燃料を化石燃料用蒸気力発電所または火力発
電所において使用し、これにより化石燃料の等価量を節
約し、高い効率および低下したコストでこれら材料の環
境汚染のないエネルギー的利用を可能にする。 【解決手段】汚染された残留物および廃棄物および低発
熱量燃料をガス化して可燃性気化ガスを製造し、気化ガ
スを水性洗浄液と接触させ、洗浄液との接触により部分
的に浄化された気化ガスを発電所の蒸気発生器に供給
し、化学的に結合した熱を蒸気ないしは熱水製造のため
に利用し、気化ガスにより連行される硫黄化合物の燃焼
において生じる硫黄酸化物ならびに窒素酸化物を、煙道
ガス浄化装置中に化石主燃料の燃焼からの有害物と一緒
に保留する。
高バラスト燃料を化石燃料用蒸気力発電所または火力発
電所において使用し、これにより化石燃料の等価量を節
約し、高い効率および低下したコストでこれら材料の環
境汚染のないエネルギー的利用を可能にする。 【解決手段】汚染された残留物および廃棄物および低発
熱量燃料をガス化して可燃性気化ガスを製造し、気化ガ
スを水性洗浄液と接触させ、洗浄液との接触により部分
的に浄化された気化ガスを発電所の蒸気発生器に供給
し、化学的に結合した熱を蒸気ないしは熱水製造のため
に利用し、気化ガスにより連行される硫黄化合物の燃焼
において生じる硫黄酸化物ならびに窒素酸化物を、煙道
ガス浄化装置中に化石主燃料の燃焼からの有害物と一緒
に保留する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気力発電所にお
いて残留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料を利用す
る方法に関する。
いて残留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料を利用す
る方法に関する。
【0002】本発明は、汚染された残留物および廃棄物
ならびに低発熱量ないしは高バラスト燃料が、その性状
および有毒な重金属含量、塩素化合物および塩とは独立
に、エネルギー経済的に、化石燃料の置換下に化石燃料
で加熱される発電所において利用される所では何処でも
適用可能である。
ならびに低発熱量ないしは高バラスト燃料が、その性状
および有毒な重金属含量、塩素化合物および塩とは独立
に、エネルギー経済的に、化石燃料の置換下に化石燃料
で加熱される発電所において利用される所では何処でも
適用可能である。
【0003】残留物および廃棄物とは、家庭ごみ、事業
所ごみ、地方自治体および工場の浄化槽汚泥、有機成分
を有する消費された工場貨物の処理からの残物、たとえ
ばケーブル、古自動車、エレクトロニクス屑、DSDの
ような集積所からの材料的に使用できない残物ならびに
種々の技術的方法、殊にリサイクル経済からの生産残物
を表わす。これには、汚染された古油、油汚泥およびペ
ースト状ないしはスラッジ状の水性汚泥、たとえば塗料
汚泥が入る。低発熱量燃料は、たとえば生物燃料、たと
えば藁、木材、草、葉、特殊に栽培されたエネルギー利
用のための植物、ならびに汚染された可燃性貧ガスおよ
び蒸気、たとえば塵埃集積所ガスおよび浄化槽ガスであ
る。
所ごみ、地方自治体および工場の浄化槽汚泥、有機成分
を有する消費された工場貨物の処理からの残物、たとえ
ばケーブル、古自動車、エレクトロニクス屑、DSDの
ような集積所からの材料的に使用できない残物ならびに
種々の技術的方法、殊にリサイクル経済からの生産残物
を表わす。これには、汚染された古油、油汚泥およびペ
ースト状ないしはスラッジ状の水性汚泥、たとえば塗料
汚泥が入る。低発熱量燃料は、たとえば生物燃料、たと
えば藁、木材、草、葉、特殊に栽培されたエネルギー利
用のための植物、ならびに汚染された可燃性貧ガスおよ
び蒸気、たとえば塵埃集積所ガスおよび浄化槽ガスであ
る。
【0004】これらの材料のエネルギー経済的利用は、
その不均一な組成および通常、重金属、塩素化合物およ
び環状炭化水素のような無機および有機有毒物質の高い
濃度により困難になる。屡々、燃焼中にダイオキシンお
よびフランのような毒性の高い化合物が生成する危険が
ある。
その不均一な組成および通常、重金属、塩素化合物およ
び環状炭化水素のような無機および有機有毒物質の高い
濃度により困難になる。屡々、燃焼中にダイオキシンお
よびフランのような毒性の高い化合物が生成する危険が
ある。
【0005】
【従来の技術】例示した種類の廃棄物および残留物また
は低発熱量ないしは高バラスト燃料を燃焼に供給し、発
生する熱を電気エネルギー発生のためおよび/または暖
房のための蒸気ないしは熱水の製造のために利用するこ
とは完全に通常の実地である。しかし、燃焼のために
は、装入物により連行されるかないしは燃焼中に生じる
有害物を煙道ガスから確実に分離するためには、特殊な
燃焼室およびボイラー構造および極めて大規模な煙道ガ
ス浄化装置が必要である。多かれ少なかれ焼結した、不
均質な灰分の形で生じる燃焼残留物および煙道ガス浄化
中に生じるフライアッシュ、脱硫生成物および塩を環境
公害なしに堆積することはさらに大きな問題である。残
留物および廃棄物ならびに低カロリー燃料の熱利用装置
は、通例比較的僅かな熱効率を有する。普通、10〜5
0MW(熱)の範囲である。たとえば、平均組成の家庭
ごみを利用するための、100000t/aの能力を有
する装置は35〜40MWの熱効率を有する。この比較
的低い熱効率の欠点として、再び高い固有投資費ならび
に低い発電消費効率が生じる。これが、廃棄物処理費の
高さに影響する。従って、生じる残留物および廃棄物ま
たは低発熱量燃料を化石燃料で加熱される大きい蒸気力
発電所または火力発電所において一緒に使用し、その際
等価量の化石燃料を節約するという刺激が生じる。この
目的は多種の努力にも拘わらず、これまで少数の特殊な
場合に達成されたにすぎない。その原因は、上記の材料
はその不均一性、そのバラスト含量またはその組成のた
め、普通の蒸気発生器中では全くまたは十分完全に燃焼
することができず、場合により化石主燃料の鉱物成分と
の置換作用においても蒸気発生器の加熱面の作業を妨げ
る付着物および汚染物が出現し、殊に廃棄物または生物
燃料により持込まれる塩素化合物はボイラーおよび煙道
ガス浄化装置に過大の腐食防止手段を強制し、煙道ガス
浄化装置の著しい拡張(たとえば水銀のような易揮発性
重金属を制御するため)が必要になり、ボイラー灰およ
び煙道ガス脱硫の際に生じる石膏の利用可能性および市
場性は、専ら石炭で加熱される蒸気発生器に比べて強く
損なわれかつ有害物放出による環境汚染を許容範囲内に
保つために、装置の運転に関する法律上の管理および監
督条例を著しく厳しくすることである。
は低発熱量ないしは高バラスト燃料を燃焼に供給し、発
生する熱を電気エネルギー発生のためおよび/または暖
房のための蒸気ないしは熱水の製造のために利用するこ
とは完全に通常の実地である。しかし、燃焼のために
は、装入物により連行されるかないしは燃焼中に生じる
有害物を煙道ガスから確実に分離するためには、特殊な
燃焼室およびボイラー構造および極めて大規模な煙道ガ
ス浄化装置が必要である。多かれ少なかれ焼結した、不
均質な灰分の形で生じる燃焼残留物および煙道ガス浄化
中に生じるフライアッシュ、脱硫生成物および塩を環境
公害なしに堆積することはさらに大きな問題である。残
留物および廃棄物ならびに低カロリー燃料の熱利用装置
は、通例比較的僅かな熱効率を有する。普通、10〜5
0MW(熱)の範囲である。たとえば、平均組成の家庭
ごみを利用するための、100000t/aの能力を有
する装置は35〜40MWの熱効率を有する。この比較
的低い熱効率の欠点として、再び高い固有投資費ならび
に低い発電消費効率が生じる。これが、廃棄物処理費の
高さに影響する。従って、生じる残留物および廃棄物ま
たは低発熱量燃料を化石燃料で加熱される大きい蒸気力
発電所または火力発電所において一緒に使用し、その際
等価量の化石燃料を節約するという刺激が生じる。この
目的は多種の努力にも拘わらず、これまで少数の特殊な
場合に達成されたにすぎない。その原因は、上記の材料
はその不均一性、そのバラスト含量またはその組成のた
め、普通の蒸気発生器中では全くまたは十分完全に燃焼
することができず、場合により化石主燃料の鉱物成分と
の置換作用においても蒸気発生器の加熱面の作業を妨げ
る付着物および汚染物が出現し、殊に廃棄物または生物
燃料により持込まれる塩素化合物はボイラーおよび煙道
ガス浄化装置に過大の腐食防止手段を強制し、煙道ガス
浄化装置の著しい拡張(たとえば水銀のような易揮発性
重金属を制御するため)が必要になり、ボイラー灰およ
び煙道ガス脱硫の際に生じる石膏の利用可能性および市
場性は、専ら石炭で加熱される蒸気発生器に比べて強く
損なわれかつ有害物放出による環境汚染を許容範囲内に
保つために、装置の運転に関する法律上の管理および監
督条例を著しく厳しくすることである。
【0006】残留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料
を、空気または工業用酸素でのガス化により可燃性ガス
を製造し、その際装入物の無機成分は溶融顆粒の形で有
価物として回収することができることは公知である。ガ
ス化は、当業者に公知であるように、方法実施の種々の
原理により、たとえば固定層ないしは移動層、流動層ま
たは飛散流(Flugstrom)中で行うことができ
る。装入物により持込まれた硫黄含量が硫化水素の形に
変化するのはガス化に特徴的である。装入物中の塩素化
合物は、実際完全に塩化水素に、ないしはアルカリで中
和した後、塩化物の塩に変換される。
を、空気または工業用酸素でのガス化により可燃性ガス
を製造し、その際装入物の無機成分は溶融顆粒の形で有
価物として回収することができることは公知である。ガ
ス化は、当業者に公知であるように、方法実施の種々の
原理により、たとえば固定層ないしは移動層、流動層ま
たは飛散流(Flugstrom)中で行うことができ
る。装入物により持込まれた硫黄含量が硫化水素の形に
変化するのはガス化に特徴的である。装入物中の塩素化
合物は、実際完全に塩化水素に、ないしはアルカリで中
和した後、塩化物の塩に変換される。
【0007】製造したガスから硫化水素、塩化水素およ
び塩化物ならびに連行されるダスト状汚染物を分離し、
浄化したガスをガスタービンまたはガス機関に供給する
ことは技術水準である。
び塩化物ならびに連行されるダスト状汚染物を分離し、
浄化したガスをガスタービンまたはガス機関に供給する
ことは技術水準である。
【0008】ガス製造技術において、流動状態に存在す
るかまたはこの状態に変えることのできる燃料を、飛散
流中での部分的酸化によりガス化することは公知であ
る。その際、燃料は酸素により火炎反応の形で(屡々高
めた圧力下でも)、一酸化炭素および水素富有ガスに変
換される。部分的酸化によるガス製造のために炭素含有
ないしは可燃性残留物を、それが流動状態に存在するか
ないしはこの状態にすることができる限り、付加的燃料
とともに利用することは提案されている。ドイツ国特許
2831208号およびドイツ国特許3820013号
はこれの例を与える。
るかまたはこの状態に変えることのできる燃料を、飛散
流中での部分的酸化によりガス化することは公知であ
る。その際、燃料は酸素により火炎反応の形で(屡々高
めた圧力下でも)、一酸化炭素および水素富有ガスに変
換される。部分的酸化によるガス製造のために炭素含有
ないしは可燃性残留物を、それが流動状態に存在するか
ないしはこの状態にすることができる限り、付加的燃料
とともに利用することは提案されている。ドイツ国特許
2831208号およびドイツ国特許3820013号
はこれの例を与える。
【0009】最後に、不均一組成の装入物を流動性材料
に変えるためには、ドイツ国特許4238934号によ
る熱分解工程と飛散流ガス化工程との組合せが挙げら
れ、その際熱分解工程には、熱分解コークスおよび熱分
解ガスの製造により処理可能で、飛散流ガス化工程に供
給される生成物を製造するという課題が与えられる。こ
の技術の重要な利点は、鉱物成分を溶融液状スラグに変
えることであり、該スラグは冷却後ガラス様顆粒として
生じ、後処理を必要としない。さらに、炭化水素不含の
粗製合成ガスが生じることも有利である。
に変えるためには、ドイツ国特許4238934号によ
る熱分解工程と飛散流ガス化工程との組合せが挙げら
れ、その際熱分解工程には、熱分解コークスおよび熱分
解ガスの製造により処理可能で、飛散流ガス化工程に供
給される生成物を製造するという課題が与えられる。こ
の技術の重要な利点は、鉱物成分を溶融液状スラグに変
えることであり、該スラグは冷却後ガラス様顆粒として
生じ、後処理を必要としない。さらに、炭化水素不含の
粗製合成ガスが生じることも有利である。
【0010】廃棄物および残留物または低発熱量燃料の
地域的出現を考慮して、ガス化方法を基礎とする熱的廃
棄物利用装置においても屡々装置の可能な熱効率は、高
いエネルギー変換効率および低い固有の投資費を達成す
るためには低すぎる。
地域的出現を考慮して、ガス化方法を基礎とする熱的廃
棄物利用装置においても屡々装置の可能な熱効率は、高
いエネルギー変換効率および低い固有の投資費を達成す
るためには低すぎる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、最初
に述べた種類の生じる残留物および廃棄物ならびに低発
熱量および高バラスト燃料を化石燃料用蒸気力発電所ま
たは火力発電所において使用し、これにより等価量の化
石燃料を節約し、これら材料の環境を汚染しないエネル
ギー的利用を高い効率および低下した費用で可能にし、
同時に技術水準により与えられる、化石燃料で加熱され
る発電所の設計および運転に対するこのような共同燃焼
の欠点を克服することであり、殊に存在する化石燃料で
加熱され、通例石炭または燃料油で加熱される発電所お
よび火力発電所を、地域的に生じる廃棄物および残留
物、たとえば家庭ごみの利用のために利用することがで
きるべきである。
に述べた種類の生じる残留物および廃棄物ならびに低発
熱量および高バラスト燃料を化石燃料用蒸気力発電所ま
たは火力発電所において使用し、これにより等価量の化
石燃料を節約し、これら材料の環境を汚染しないエネル
ギー的利用を高い効率および低下した費用で可能にし、
同時に技術水準により与えられる、化石燃料で加熱され
る発電所の設計および運転に対するこのような共同燃焼
の欠点を克服することであり、殊に存在する化石燃料で
加熱され、通例石炭または燃料油で加熱される発電所お
よび火力発電所を、地域的に生じる廃棄物および残留
物、たとえば家庭ごみの利用のために利用することがで
きるべきである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項1の
特徴により解決される。請求項2〜14は本発明の有利
な実施態様を表わす。
特徴により解決される。請求項2〜14は本発明の有利
な実施態様を表わす。
【0013】化石燃料で加熱され、通例石炭または燃料
油で加熱される発電所において、汚染された残留物およ
び廃棄物ならびに低発熱量ないしは高バラスト燃料をエ
ネルギー的に利用する本発明による方法は、上記の材料
を場合により処理後にガス化に供給し、それと共にその
有機成分ないしはその炭素含分を可燃性気化ガスに変換
することから出発する。ガス化に続く工程において、気
化ガスは水性洗浄液と接触させられ、従って水洗浄され
る。残留物および廃棄物により持込まれた易揮発性の有
毒な重金属、なかんずく水銀、カドミウム、鉛および亜
鉛は、ガス化の途中で気化ガスに引渡され、洗浄液との
接触により気化ガスから実際定量的に分離され、その不
溶性硫化物の形で汚泥として水性洗浄液により収容され
ることが判明した。
油で加熱される発電所において、汚染された残留物およ
び廃棄物ならびに低発熱量ないしは高バラスト燃料をエ
ネルギー的に利用する本発明による方法は、上記の材料
を場合により処理後にガス化に供給し、それと共にその
有機成分ないしはその炭素含分を可燃性気化ガスに変換
することから出発する。ガス化に続く工程において、気
化ガスは水性洗浄液と接触させられ、従って水洗浄され
る。残留物および廃棄物により持込まれた易揮発性の有
毒な重金属、なかんずく水銀、カドミウム、鉛および亜
鉛は、ガス化の途中で気化ガスに引渡され、洗浄液との
接触により気化ガスから実際定量的に分離され、その不
溶性硫化物の形で汚泥として水性洗浄液により収容され
ることが判明した。
【0014】こうして有毒な重金属、ならびに塩化水素
ないしはアルカリ塩化物および他のアルカリ塩が除去さ
れ、従って部分的に浄化されたガスは、本発明により発
電所の蒸気発生器に燃焼のために供給され、その化学的
に結合した熱は蒸気発生ないしは熱水製造のために利用
される。生じる燃焼ガスは、化石主燃料の燃焼から生じ
る煙道ガス流に混入される。
ないしはアルカリ塩化物および他のアルカリ塩が除去さ
れ、従って部分的に浄化されたガスは、本発明により発
電所の蒸気発生器に燃焼のために供給され、その化学的
に結合した熱は蒸気発生ないしは熱水製造のために利用
される。生じる燃焼ガスは、化石主燃料の燃焼から生じ
る煙道ガス流に混入される。
【0015】残留物および廃棄物ないしは低発熱量燃料
により持込まれた硫黄含分は、ガス化の途中で主として
硫化水素に変えられ、この結合形で気化ガス中に含有さ
れている。部分的に浄化された気化ガスが燃焼する場
合、これから硫黄酸化物、大部分二酸化硫黄が生じる。
本発明にとり重要なのは、部分的に浄化された気化ガス
の燃焼からの硫黄酸化物および窒素酸化物を、化石主燃
料の燃焼からの相応する有害物と一緒に、合流した煙道
ガス流が石炭焚きないしは燃料油焚き用に設計された、
蒸気発生器の煙道ガス浄化装置を通過する際に保留され
ることである。従って、本発明により達成される経済的
および技術的効果の1つは、易揮発性の有毒な重金属、
塩素および硫黄で汚染された残留物および廃棄物の使用
にもかかわらず、付加的環境汚染なしに、残留物および
廃棄物に対して適合された費用のかかる蒸気発生器にお
ける重金属分離および塩化水素分離を有する煙道ガス浄
化装置、ならびにガス化装置に必要な、気化ガスから硫
化水素を分離するための脱硫装置を省略することができ
ることである。本発明の好ましい構成は、残留物および
廃棄物ないしは低発熱量ないしは高バラスト燃料の鉱物
成分の溶融範囲以上の温度でガス化剤として工業用酸素
を用い飛散流中での部分酸化の原理によるガス化から出
発する。このガス化技術を用いると、一方で残留物およ
び廃棄物の鉱物成分を建築材料として利用できるガラス
様の構造を有する耐溶出性の溶融顆粒に変えることが達
成され、他方で凝縮可能のガス状炭化水素を含有しない
ガスが製造され、このことが水洗浄装置および必要な排
水浄化装置の簡単かつ作業確実な技術的構成および蒸気
発生器中で気化ガスを燃焼するための導管および装置の
簡単な構成を可能にする。飛散流中での部分的酸化は、
公知のように、ガス化のための装入物を流動状態に変え
ることを前提とする。一連の残留物および廃棄物におい
ては、このためには、場合により先行する乾燥と結合し
た、ダスト状物質への粉砕による簡単な処理が十分であ
る。市町村または工場のごみ、古材、古自動車利用所の
軽量シュレッダー物および類似材料のような残留物およ
び廃棄物は、発生状態では全くまたは経済的に受容しう
る費用でダストの細かさに粉砕することができない。こ
のような場合本発明によれば、ガス化に熱分解の形の熱
処理を前接し、熱分解において生じる固形、ガス状およ
び蒸気状の生成物を、場合によりこれら生成物の画分の
中間処理および保持後、ガス化に供給する。
により持込まれた硫黄含分は、ガス化の途中で主として
硫化水素に変えられ、この結合形で気化ガス中に含有さ
れている。部分的に浄化された気化ガスが燃焼する場
合、これから硫黄酸化物、大部分二酸化硫黄が生じる。
本発明にとり重要なのは、部分的に浄化された気化ガス
の燃焼からの硫黄酸化物および窒素酸化物を、化石主燃
料の燃焼からの相応する有害物と一緒に、合流した煙道
ガス流が石炭焚きないしは燃料油焚き用に設計された、
蒸気発生器の煙道ガス浄化装置を通過する際に保留され
ることである。従って、本発明により達成される経済的
および技術的効果の1つは、易揮発性の有毒な重金属、
塩素および硫黄で汚染された残留物および廃棄物の使用
にもかかわらず、付加的環境汚染なしに、残留物および
廃棄物に対して適合された費用のかかる蒸気発生器にお
ける重金属分離および塩化水素分離を有する煙道ガス浄
化装置、ならびにガス化装置に必要な、気化ガスから硫
化水素を分離するための脱硫装置を省略することができ
ることである。本発明の好ましい構成は、残留物および
廃棄物ないしは低発熱量ないしは高バラスト燃料の鉱物
成分の溶融範囲以上の温度でガス化剤として工業用酸素
を用い飛散流中での部分酸化の原理によるガス化から出
発する。このガス化技術を用いると、一方で残留物およ
び廃棄物の鉱物成分を建築材料として利用できるガラス
様の構造を有する耐溶出性の溶融顆粒に変えることが達
成され、他方で凝縮可能のガス状炭化水素を含有しない
ガスが製造され、このことが水洗浄装置および必要な排
水浄化装置の簡単かつ作業確実な技術的構成および蒸気
発生器中で気化ガスを燃焼するための導管および装置の
簡単な構成を可能にする。飛散流中での部分的酸化は、
公知のように、ガス化のための装入物を流動状態に変え
ることを前提とする。一連の残留物および廃棄物におい
ては、このためには、場合により先行する乾燥と結合し
た、ダスト状物質への粉砕による簡単な処理が十分であ
る。市町村または工場のごみ、古材、古自動車利用所の
軽量シュレッダー物および類似材料のような残留物およ
び廃棄物は、発生状態では全くまたは経済的に受容しう
る費用でダストの細かさに粉砕することができない。こ
のような場合本発明によれば、ガス化に熱分解の形の熱
処理を前接し、熱分解において生じる固形、ガス状およ
び蒸気状の生成物を、場合によりこれら生成物の画分の
中間処理および保持後、ガス化に供給する。
【0016】当業者に公知のように、熱分解とは装入物
を十分な空気遮断下に約250℃〜約750℃の温度に
おける熱処理を表わし、その際装入物の有機成分は脆い
粉砕可能な固形残留物、熱分解コークス、ならびにガス
状および蒸気状の炭化水素化合物に変わる。好ましい実
施形においては、熱分解は、たとえば回転管反応器中
で、加熱面を介するガス状加熱媒体からの間接的熱供給
で行われる。有利には、本発明によれば加熱媒体とし
て、蒸気発生器の煙道ガス流から取出し箇所で、熱分解
の加熱に適当な特定の温度で分岐される煙道ガス分流が
使用され、該分流はその熱エネルギーを放出して相応に
冷却した後、取出し箇所の下流で蒸気発生器の煙道ガス
流に戻される。
を十分な空気遮断下に約250℃〜約750℃の温度に
おける熱処理を表わし、その際装入物の有機成分は脆い
粉砕可能な固形残留物、熱分解コークス、ならびにガス
状および蒸気状の炭化水素化合物に変わる。好ましい実
施形においては、熱分解は、たとえば回転管反応器中
で、加熱面を介するガス状加熱媒体からの間接的熱供給
で行われる。有利には、本発明によれば加熱媒体とし
て、蒸気発生器の煙道ガス流から取出し箇所で、熱分解
の加熱に適当な特定の温度で分岐される煙道ガス分流が
使用され、該分流はその熱エネルギーを放出して相応に
冷却した後、取出し箇所の下流で蒸気発生器の煙道ガス
流に戻される。
【0017】通例、蒸気発生器から分岐される煙道ガス
分流の温度は500〜1000℃であり、熱分解の加熱
のため熱放出後蒸気発生器に戻される煙道ガス分流の温
度は200〜600℃である。
分流の温度は500〜1000℃であり、熱分解の加熱
のため熱放出後蒸気発生器に戻される煙道ガス分流の温
度は200〜600℃である。
【0018】本発明によれば、熱分解のガス状および蒸
気状生成物は、炭化水素蒸気および水蒸気の強い冷却お
よび凝縮なしにガス化に供給することができる。選択的
に、ガス状および蒸気状生成物を冷却および凝縮するこ
とも可能であり、その際冷却の最終温度は、少なくとも
1種の油性ないしはタール状凝縮物が生じ、冷却および
凝縮後にガス状および蒸気状にとどまる熱分解生成物お
よび少なくとも油性凝縮液がガス化に供給されるように
選択される。
気状生成物は、炭化水素蒸気および水蒸気の強い冷却お
よび凝縮なしにガス化に供給することができる。選択的
に、ガス状および蒸気状生成物を冷却および凝縮するこ
とも可能であり、その際冷却の最終温度は、少なくとも
1種の油性ないしはタール状凝縮物が生じ、冷却および
凝縮後にガス状および蒸気状にとどまる熱分解生成物お
よび少なくとも油性凝縮液がガス化に供給されるように
選択される。
【0019】固体の熱分解生成物から金属画分および/
または粗粒状不活性画分、主として粗大な石ないしは粗
大なガラスおよびセラミック破片を分離し、別個の利用
に供給するのが屡々有利であり、固体の熱分解残留物の
残部は粉砕し、ガス化される。
または粗粒状不活性画分、主として粗大な石ないしは粗
大なガラスおよびセラミック破片を分離し、別個の利用
に供給するのが屡々有利であり、固体の熱分解残留物の
残部は粉砕し、ガス化される。
【0020】装入物の種類に依存して、大部分の易揮発
性重金属、就中水銀は既に熱分解工程においてガス状お
よび蒸気状熱分解生成物に変化し、これらの生成物とと
もにガス化に到達し、固体の熱分解残留物中の重金属含
量は強く減少している。かかる場合に熱分解残留物の少
なくとも1つの画分をガス化しないで、固体化石燃料、
つまり石炭または褐炭で加熱される蒸気発生器の主燃料
に添加して、これと一緒に蒸気発生器中で燃焼すること
も本発明による。
性重金属、就中水銀は既に熱分解工程においてガス状お
よび蒸気状熱分解生成物に変化し、これらの生成物とと
もにガス化に到達し、固体の熱分解残留物中の重金属含
量は強く減少している。かかる場合に熱分解残留物の少
なくとも1つの画分をガス化しないで、固体化石燃料、
つまり石炭または褐炭で加熱される蒸気発生器の主燃料
に添加して、これと一緒に蒸気発生器中で燃焼すること
も本発明による。
【0021】最後に、本発明に従い、部分的に浄化され
た気化ガスの少なくとも1つの分流を蒸気発生器の主燃
焼室の範囲内で使用しないで、ボイラー煙道の箇所で燃
焼させ、それにより生蒸気温度ないしは中間過熱温度を
制御し、こうして発電所の効率を改善するのが有利であ
る。
た気化ガスの少なくとも1つの分流を蒸気発生器の主燃
焼室の範囲内で使用しないで、ボイラー煙道の箇所で燃
焼させ、それにより生蒸気温度ないしは中間過熱温度を
制御し、こうして発電所の効率を改善するのが有利であ
る。
【0022】本発明による解決法を用いると、残留物お
よび廃棄物ならびに低発熱量ないしは高バラスト燃料
を、通常の化石燃料、殊に石炭または燃料油で加熱され
る発電所において使用し、これらの廃棄物で等価量の主
燃料を置換し、その際低い固有投資費を維持しかつ最近
の化石燃料で加熱される大発電所において通常であるよ
うな電流ないしは熱供給効率を得る可能性が得られる。
殊に、本発明による解決法は、存在する石炭または燃料
油を基礎とする発電所または火力発電所を、地域的に生
じる残留物および廃棄物、殊に市町村のごみの熱利用の
ために増備し、その際その効率を場合によりなお改善す
る、技術的および経済的にとくに有利な可能性を提供す
る。
よび廃棄物ならびに低発熱量ないしは高バラスト燃料
を、通常の化石燃料、殊に石炭または燃料油で加熱され
る発電所において使用し、これらの廃棄物で等価量の主
燃料を置換し、その際低い固有投資費を維持しかつ最近
の化石燃料で加熱される大発電所において通常であるよ
うな電流ないしは熱供給効率を得る可能性が得られる。
殊に、本発明による解決法は、存在する石炭または燃料
油を基礎とする発電所または火力発電所を、地域的に生
じる残留物および廃棄物、殊に市町村のごみの熱利用の
ために増備し、その際その効率を場合によりなお改善す
る、技術的および経済的にとくに有利な可能性を提供す
る。
【0023】さらに、本発明を図および実施例につき説
明する。
明する。
【0024】
【実施例】実施例は、石炭焚100MW火力発電所を、
地域で年間80000tの量で生じる残留ごみおよび事
業所ごみを熱利用するための増備に関する。発電所ブロ
ックは、慣用の煙道ガス浄化装置(脱硫、脱窒)を備え
ていた。処理すべきごみの状態を考慮して、ガス化工程
前の前処理として熱分解が必要である。
地域で年間80000tの量で生じる残留ごみおよび事
業所ごみを熱利用するための増備に関する。発電所ブロ
ックは、慣用の煙道ガス浄化装置(脱硫、脱窒)を備え
ていた。処理すべきごみの状態を考慮して、ガス化工程
前の前処理として熱分解が必要である。
【0025】図面が示すように、サイロ車両で供給され
たごみは、日および週による廃棄物の変動を補償するこ
とができるようにするため、まずバンカー1にあけられ
る。シュレッダーシャー2により1個の大きさ約100
mmに予備破砕した後、家庭ごみ熱分解反応器3に装入
され、その際約500℃への加熱が行われる。熱分解反
応器としては、高温煙道ガスで加熱されるロータリーキ
ルンが使用される。熱分解に後接された分離室4中で揮
発性のガス状および蒸気状の熱分解生成物、熱分解ガス
が熱分解の固体残留物、熱分解コークスから分離され
る。
たごみは、日および週による廃棄物の変動を補償するこ
とができるようにするため、まずバンカー1にあけられ
る。シュレッダーシャー2により1個の大きさ約100
mmに予備破砕した後、家庭ごみ熱分解反応器3に装入
され、その際約500℃への加熱が行われる。熱分解反
応器としては、高温煙道ガスで加熱されるロータリーキ
ルンが使用される。熱分解に後接された分離室4中で揮
発性のガス状および蒸気状の熱分解生成物、熱分解ガス
が熱分解の固体残留物、熱分解コークスから分離され
る。
【0026】簡単に図示した冷却および凝縮装置5中
で、熱分解ガスは約60℃に冷却される。その際、油/
水混合物が凝縮分離し、このものは分離室4から熱分解
ガスにより連行された残留ダストをも収容する。冷却さ
れた熱分解ガスおよび油/水混合物はコンプレッサー6
ないしはポンプ7で、2barの圧力下に運転される飛
散流ガス化反応器8に供給される。選択的に、冷却を約
90℃に制限することも可能であり、その際には専ら油
性凝縮液が生じ、ガス化に供給される。最後に、もう一
つの可能性として、油蒸気および水蒸気の含量を含めて
未冷却の熱分解ガスを飛散流ガス化器に供給することも
できる。
で、熱分解ガスは約60℃に冷却される。その際、油/
水混合物が凝縮分離し、このものは分離室4から熱分解
ガスにより連行された残留ダストをも収容する。冷却さ
れた熱分解ガスおよび油/水混合物はコンプレッサー6
ないしはポンプ7で、2barの圧力下に運転される飛
散流ガス化反応器8に供給される。選択的に、冷却を約
90℃に制限することも可能であり、その際には専ら油
性凝縮液が生じ、ガス化に供給される。最後に、もう一
つの可能性として、油蒸気および水蒸気の含量を含めて
未冷却の熱分解ガスを飛散流ガス化器に供給することも
できる。
【0027】分離器4中で熱分解ガスから分離された熱
分解コークスは、まず鉄および非鉄金属画分25を分離
するために磁石分離器9および渦流分離器10を通過す
る。残留する熱分解コークスはミル11(ここではボー
ルミル)中で1mm以下の細かさにされ、空気力で飛散
流ガス化反応器8に添加される。
分解コークスは、まず鉄および非鉄金属画分25を分離
するために磁石分離器9および渦流分離器10を通過す
る。残留する熱分解コークスはミル11(ここではボー
ルミル)中で1mm以下の細かさにされ、空気力で飛散
流ガス化反応器8に添加される。
【0028】ガス化反応器8の反応室中で、供給された
熱分解生成物は酸素と火炎反応で反応する。その際主成
分としてH2およびCOを有する、炭化水素不含の可燃
性気化ガスが生じる。酸素対熱分解生成物の可燃性成分
の比の調節により、反応室中に生じるガス化温度を制御
することができる。ガス化温度は、装入物の鉱物成分が
溶融するように選択される。このためには、通例130
0℃以上の温度が必要である。
熱分解生成物は酸素と火炎反応で反応する。その際主成
分としてH2およびCOを有する、炭化水素不含の可燃
性気化ガスが生じる。酸素対熱分解生成物の可燃性成分
の比の調節により、反応室中に生じるガス化温度を制御
することができる。ガス化温度は、装入物の鉱物成分が
溶融するように選択される。このためには、通例130
0℃以上の温度が必要である。
【0029】ガス化の条件下で、廃棄物により持込まれ
る、水銀、カドミウム、タリウム、鉛または亜鉛のよう
な易揮発性の重金属は蒸発し、高温の生ガスにより収容
される。同じことはアルカリ塩についても言える。有機
塩素化合物は、高温のガス化生ガス中に、場合により−
過剰のアルカリに結合した後も−蒸発した塩の形にとど
まる。さらに、装入物中の硫黄化合物が硫化水素に変換
されることは特徴的である。
る、水銀、カドミウム、タリウム、鉛または亜鉛のよう
な易揮発性の重金属は蒸発し、高温の生ガスにより収容
される。同じことはアルカリ塩についても言える。有機
塩素化合物は、高温のガス化生ガス中に、場合により−
過剰のアルカリに結合した後も−蒸発した塩の形にとど
まる。さらに、装入物中の硫黄化合物が硫化水素に変換
されることは特徴的である。
【0030】ガス化において生じかつ重金属蒸気および
塩蒸気を含有する生ガスおよび溶融液状スラグは、一緒
に反応室に後接された急冷室12に入り、この中で水の
噴射により、ガス化反応器中で圧力に依存する生ガスの
露点にまで自然冷却が行われる。
塩蒸気を含有する生ガスおよび溶融液状スラグは、一緒
に反応室に後接された急冷室12に入り、この中で水の
噴射により、ガス化反応器中で圧力に依存する生ガスの
露点にまで自然冷却が行われる。
【0031】同時に水との接触により、スラグは凝固さ
れ、その際スラグは細粒状の溶融顆粒に崩壊する。溶融
顆粒はエアロック13および水充満搬出槽24を経て搬
出される。
れ、その際スラグは細粒状の溶融顆粒に崩壊する。溶融
顆粒はエアロック13および水充満搬出槽24を経て搬
出される。
【0032】既に急冷室中で始まり、後接されたベンチ
ュリ洗浄器14中で続行される、生ガスの強烈な水洗浄
が行われる。その際、アルカリ塩ないしはまだ遊離の塩
化水素は洗浄水により溶解され、重金属は硫化水素含分
の作用下に実際定量的に硫化物スラッジとして洗浄水に
より収容される。
ュリ洗浄器14中で続行される、生ガスの強烈な水洗浄
が行われる。その際、アルカリ塩ないしはまだ遊離の塩
化水素は洗浄水により溶解され、重金属は硫化水素含分
の作用下に実際定量的に硫化物スラッジとして洗浄水に
より収容される。
【0033】水蒸気飽和され、アルカリ塩および重金属
が除去された気化ガスは、約2barのガス化圧でベン
チュリ洗浄器14から約100℃の温度で流出する。気
化ガスは図示されていない熱交換器を通過し、熱交換器
中で今や部分的に浄化された気化ガスはさらに冷却さ
れ、飽和水蒸気の主要量は凝縮される。
が除去された気化ガスは、約2barのガス化圧でベン
チュリ洗浄器14から約100℃の温度で流出する。気
化ガスは図示されていない熱交換器を通過し、熱交換器
中で今や部分的に浄化された気化ガスはさらに冷却さ
れ、飽和水蒸気の主要量は凝縮される。
【0034】部分的に浄化されたがなお硫化水素を含有
するガスは、今や発電所ブロックの蒸気発生器15に燃
焼のために供給される。生じた燃焼排ガスは、蒸気発生
器15の煙道ガス流に混入され、該ガスと一緒に、脱硫
剤として石灰を用いる脱硫工程および窒素酸化物を分離
するため触媒作用のデノックス装置(Denoxanl
age)からなる煙道ガス浄化装置16中に入る。浄化
された煙道ガスは、煙突17を経て大気中に吐出され
る。
するガスは、今や発電所ブロックの蒸気発生器15に燃
焼のために供給される。生じた燃焼排ガスは、蒸気発生
器15の煙道ガス流に混入され、該ガスと一緒に、脱硫
剤として石灰を用いる脱硫工程および窒素酸化物を分離
するため触媒作用のデノックス装置(Denoxanl
age)からなる煙道ガス浄化装置16中に入る。浄化
された煙道ガスは、煙突17を経て大気中に吐出され
る。
【0035】急冷室12およびベンチュリ洗浄器14の
底部から吐出される、塩および重金属硫化物を含有する
洗浄水は、濾過装置22を通過し、この中で重金属スラ
ッジが分離される。濾過された水の1分流は、熱交換器
中で生じる凝縮液と一緒に急冷および洗浄循環路に戻さ
れる。残部は蒸発濃縮装置23に達し、この中で混合塩
が得られる。生じるきれいな凝縮液は技術的目的のため
に利用される。
底部から吐出される、塩および重金属硫化物を含有する
洗浄水は、濾過装置22を通過し、この中で重金属スラ
ッジが分離される。濾過された水の1分流は、熱交換器
中で生じる凝縮液と一緒に急冷および洗浄循環路に戻さ
れる。残部は蒸発濃縮装置23に達し、この中で混合塩
が得られる。生じるきれいな凝縮液は技術的目的のため
に利用される。
【0036】重金属スラッジは原則的に、たとえば8%
までの亜鉛含量、約2%までの鉛含量が出現しうるの
で、非鉄金属冶金に利用するために供給することができ
る。または、比較的非常に少量に対しては坑内堆積が可
能である。類似のことは蒸発濃縮装置23からの混合塩
についても言える。
までの亜鉛含量、約2%までの鉛含量が出現しうるの
で、非鉄金属冶金に利用するために供給することができ
る。または、比較的非常に少量に対しては坑内堆積が可
能である。類似のことは蒸発濃縮装置23からの混合塩
についても言える。
【0037】ガス化において生じる溶融顆粒は、コンク
リート製造用骨材として市販される。
リート製造用骨材として市販される。
【0038】熱分解反応器の加熱のためには、蒸気発生
器15から70℃の温度を有する生ガス分流が取出され
る。その際、取出し箇所は中間過熱器19と給水予熱器
20との間である。
器15から70℃の温度を有する生ガス分流が取出され
る。その際、取出し箇所は中間過熱器19と給水予熱器
20との間である。
【0039】熱分解において熱放出後、生ガス分流は4
00℃で蒸気発生器中に、しかも空気予熱器21の前に
戻される。
00℃で蒸気発生器中に、しかも空気予熱器21の前に
戻される。
【0040】部分的に浄化された気化ガスは、蒸気発生
器に数カ所(図では2カ所)、即ち主燃料(粉炭)の供
給範囲内で、ショット(Schott)過熱器18と中
間過熱器加熱面20との間に燃焼のために供給される。
個々の燃焼箇所への分配は、制御可能である。この制御
により、蒸気の中間過熱温度は蒸気発生器の種々の負荷
状態において有利に調節し、こうして蒸気タービンプロ
セスの効率を改善することができる。
器に数カ所(図では2カ所)、即ち主燃料(粉炭)の供
給範囲内で、ショット(Schott)過熱器18と中
間過熱器加熱面20との間に燃焼のために供給される。
個々の燃焼箇所への分配は、制御可能である。この制御
により、蒸気の中間過熱温度は蒸気発生器の種々の負荷
状態において有利に調節し、こうして蒸気タービンプロ
セスの効率を改善することができる。
【0041】実施例の基礎になっている100MW発電
所ブロックは、中間負荷範囲内で年間約4500全負荷
時間で運転されるが、回路網には年間約7000時間で
ある。ごみの発生は比較的均一であるため、熱分解およ
びガス化装置は実際に年に7000時間の合計運転時間
にわたりほぼ一定の負荷で作業し、約8MWのベース負
荷分をカバーする。この値を越える電力要求は、主燃料
石炭によりカバーされる。ごみの使用により、年間約2
0000tの石炭が代替される。石炭燃焼室から生じる
ボイラー灰は、ごみの使用により影響されないので、建
築材料工業におけるその利用は引き続き確保されてい
る。同じことは煙道ガス脱硫装置において生じる石膏に
ついても言える。煙道ガス浄化装置の補充および拡張は
必要でなかった。
所ブロックは、中間負荷範囲内で年間約4500全負荷
時間で運転されるが、回路網には年間約7000時間で
ある。ごみの発生は比較的均一であるため、熱分解およ
びガス化装置は実際に年に7000時間の合計運転時間
にわたりほぼ一定の負荷で作業し、約8MWのベース負
荷分をカバーする。この値を越える電力要求は、主燃料
石炭によりカバーされる。ごみの使用により、年間約2
0000tの石炭が代替される。石炭燃焼室から生じる
ボイラー灰は、ごみの使用により影響されないので、建
築材料工業におけるその利用は引き続き確保されてい
る。同じことは煙道ガス脱硫装置において生じる石膏に
ついても言える。煙道ガス浄化装置の補充および拡張は
必要でなかった。
【0042】ごみの塩素含有成分からダイオキシンおよ
びフランが形成および放散する危険は排除されている。
それというのもガス化中にごみからの塩素化合物の塩化
水素ないしは塩化物の塩への完全な変化が達成され、こ
れらの成分は気化ガスがボイラー中で燃焼するまえに水
性洗浄液と接触することによって洗浄されるからであ
る。
びフランが形成および放散する危険は排除されている。
それというのもガス化中にごみからの塩素化合物の塩化
水素ないしは塩化物の塩への完全な変化が達成され、こ
れらの成分は気化ガスがボイラー中で燃焼するまえに水
性洗浄液と接触することによって洗浄されるからであ
る。
【図1】本発明方法の1実施例を実施する装置の系統図
1 バンカー 2 シュレッダーシヤー 3 熱分解炉 4 分離器 5 凝縮器 6 コンプレッサー 7 ポンプ 8 ガス化反応器 9 磁石分離器 10 渦流分離器 11 ミル 12 急冷室 13 エアロック 14 ベンチュリ洗浄器 15 蒸気発生器 16 煙道ガス浄化装置 17 煙突 18 過熱器 19 中間過熱器 20 給水予熱器 21 空気予熱器 22 濾過装置 23 蒸発濃縮装置 24 搬出槽 25 鉄・非鉄金属画分
Claims (14)
- 【請求項1】 化石主燃料の使用に適合された煙道ガス
浄化装置を有する、化石燃料用蒸気力発電所において残
留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料をエネルギー的
に利用するため、汚染された残留物および廃棄物および
低発熱量燃料を場合により処理した後にガス化に供給
し、可燃性気化ガスを発生させ、ガス化に続く工程にお
いて気化ガスを洗浄液と接触させ、その際ガスにより連
行される揮発性重金属をガスから分離し、不溶性硫化物
の形でスラッジとして洗浄液により収容させ、水性洗浄
液との接触により部分的に浄化された気化ガスは燃焼の
ため発電所の蒸気発生器に供給してその化学的に結合し
た熱を蒸気発生ないしは熱水製造のために利用し、気化
ガスにより連行された硫黄化合物、とくに硫化水素の燃
焼の際に生じる窒素酸化物は、化石主燃料の燃焼からの
相応する有害物と一緒に上記の煙道ガス浄化装置中に保
留する、蒸気力発電所において残留物および廃棄物なら
びに低発熱量燃料をエネルギー的に利用する方法。 - 【請求項2】 ガス化を、飛散流中での部分酸化の原理
に従い、ガス化剤として工業用酸素を用いかつ残留物お
よび廃棄物ならびに低発熱量ないしは高バラスト燃料の
鉱物成分の溶融温度範囲以上の温度において行うことを
特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 残留物および廃棄物ならびに低発熱量な
いしは高バラスト燃料を、ガス化前に熱分解の形の熱処
理に供給し、固形、ガス状および蒸気状ないしは凝縮し
た熱分解生成物を、場合によりこれら生成物の画分の中
間処理および保持後にガス化に供給することを特徴とす
る請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 熱分解をガス状加熱媒体からの間接的熱
供給により行うことを特徴とする請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 ガス状加熱媒体として、蒸気発生器から
特定の温度で取出し箇所で分岐される煙道ガス分流を使
用し、該分流は適当な箇所で熱エネルギーの放出および
これにより行われる冷却後、取出し箇所の下流で蒸気発
生器の煙道ガス流中に戻すことを特徴とする請求項4記
載の方法。 - 【請求項6】 蒸気発生器から分岐される煙道ガス分流
の温度が500〜1000℃の間であることを特徴とす
る請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 熱エネルギーを熱分解に放出した後蒸気
発生器に戻される煙道ガス分流の温度が200〜600
℃の間であることを特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項8】 熱分解のガス状または蒸気状生成物を凝
縮および中間処理せずにガス化に供給することを特徴と
する請求項3から7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 熱分解のガス状または蒸気状生成物を冷
却および凝縮し、その際少なくとも1種の油性凝縮液が
生じ、冷却および凝縮後ガス状および蒸気状とどまる熱
分解生成物および少なくとも油性凝縮液をガス化に供給
することを特徴とする請求項3から8までのいずれか1
項記載の方法。 - 【請求項10】 固体の熱分解残留物から金属画分およ
び/または粗粒状不活性画分を分離し、残留物を粉砕
し、ガス化に供給することを特徴とする請求項1から9
までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 部分的に浄化された気化ガスの少なく
とも1つの分流を、蒸気発生器の生蒸気過熱温度ないし
は中間過熱温度の制御に適当な箇所に供給することを特
徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項12】 化石主燃料は少なくとも大部分が燃料
油であることを特徴とする請求項1から11までのいず
れか1項記載の方法。 - 【請求項13】 化石主燃料が少なくとも大部分石炭で
あることを特徴とする請求項1から11までにいずれか
1項記載の方法。 - 【請求項14】 固体の熱分解残留物の少なくとも1つ
の画分を、ガス化を迂回して主燃料として使用される石
炭に添加し、これと一緒に蒸気発生気器中で燃焼するこ
とを特徴とする請求項3から13までのいずれか1項記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996109721 DE19609721C2 (de) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | Verfahren zur energetischen Verwertung von Rest- und Abfallstoffen sowie heizwertarmen Brennstoffen in einem Dampfkraftwerk |
| DE19609721.5 | 1996-03-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09241666A true JPH09241666A (ja) | 1997-09-16 |
Family
ID=7788069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30642596A Pending JPH09241666A (ja) | 1996-03-13 | 1996-11-18 | 蒸気力発電所において残留物および廃棄物ならびに低発熱量燃料をエネルギー的に利用する方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09241666A (ja) |
| DE (1) | DE19609721C2 (ja) |
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