JPH10110919A

JPH10110919A - 廃棄物の熱分解ガス化装置

Info

Publication number: JPH10110919A
Application number: JP28462496A
Authority: JP
Inventors: Mikio Mogi; 幹夫茂木; Yuichi Tago; 祐一田子; Munetaka Hagitani; 宗高萩谷
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】熱分解ガスを効率よく改質してより多くの可
燃ガス成分を回収し、且つ熱分解残留物から付加価値の
高い金属を回収する。【解決手段】熱分解炉１の下流に流動床炉１０を設置
して、熱分解ガス６Ａと熱分解残留物６Ｂをすべて投入
する。流動床炉１０で改質した熱分解ガス６Ａを、ガス
回収ライン１９に取り出し、洗浄装置２１でクリーンガ
ス化してから熱分解炉１への熱風供給ライン２３に供給
する。熱分解炉１から取り出した熱分解残留物６Ｂ中の
不燃物６ｂを、流動砂１０ｃと分離した後、分別装置１
１で金属とその他に分別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物（たとえば、
都市ごみなど）を熱分解ガス化処理するようにした廃棄
物の熱分解ガス化装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在の廃棄物の処理方式としては、焼却
炉にて廃棄物を燃焼するようにした燃焼方式が採用され
ている。

【０００３】しかしながら、上記燃焼方式の場合には、
燃焼排ガス中に含まれるダイオキシン発生の問題があ
ること、ガス量が多く熱エネルギーの利用効率が悪い
こと、灰が多量に出るのでその処理が大変であるこ
と、埋立地の容量が限界に近付いてきていること、等
の問題が提起されている。

【０００４】そのため、次世代の廃棄物処理方式とし
て、廃棄物を不活性雰囲気下で加熱して熱分解させてガ
ス化後、高温で燃焼させる方式が開発され、一部で実証
運転が行われている。

【０００５】廃棄物を熱分解ガス化するために用いられ
ている熱分解ガス化装置は、図３にその一例の概要を示
す如く、約３度ほど下傾させて横向きに配置したロータ
リーキルン型の熱分解炉１の長手方向一端の入口２に、
供給コンベヤ４を介して投入ホッパ５を設けると共に、
上記熱分解炉１の長手方向他端の出口３に、熱分解ガス
６Ａと熱分解残留物６Ｂとを分離する分離室８を設け、
熱分解炉１をゆっくりと回転させた状態において、投入
ホッパ５内に投入された廃棄物６を供給コンベヤ４によ
って熱分解炉１内に徐々に供給しつつ、熱分解炉１を構
成する加熱流路９内に、出口３側から入口２側へ向けて
熱風７を流通させることにより、熱分解炉１内の廃棄物
６を加熱、乾燥させて熱分解し、発生した熱分解ガス６
Ａを、分離室８上部から取り出して下流の燃焼炉に直接
送るようにし、一方、不燃物を含む熱分解残留物６Ｂ
を、分離室８下部から一旦取り出して不燃物の分別工程
を経てから燃焼炉へ送るようにしてある。

【０００６】上記熱分解炉１では、アルミニウムが溶融
しない４５０〜６５０℃程度の比較的低い温度で運転さ
れるため、発生する熱分解ガス６Ａ中には、常温に冷却
してもガス状態でいられるＣＯ、Ｈ₂、Ｃ₁〜Ｃ₄成分
（メタン、エタン、プロパン、ブタン等の可燃ガス成
分）はあまり多く含まれていないが、ＣＯ、Ｈ₂、Ｃ₁
〜Ｃ₄成分が多く含まれるガスを回収することができれ
ば、洗浄した上で熱分解炉１の加熱源等として有効に利
用できるものである。本来熱分解ガスは冷却過程でター
ル分が発生し付着や詰まり等の問題が惹起されることか
ら、ガス化を前提にすると、熱分解温度をより高くして
熱分解ガスを改質（低分子化）することが望ましいもの
である。

【０００７】熱分解ガス６Ａの改質は部分燃焼や他の熱
源を利用してガス温度を７００〜１２００℃に保持する
ことで実現可能である。部分燃焼させる場合、熱源は熱
分解ガス６Ａ及びカーボン分を含む熱分解残留物６Ｂの
利用が考えられるが、可燃ガス成分をより多く残すには
熱分解残留物６Ｂ中のカーボン分を使用するのが望まし
いものである。しかし、熱分解残留物６Ｂ中には、資源
化物としてのアルミニウムや鉄などの金属が含まれてお
り、アルミニウムの溶融を防ぎ、鉄の酸化を防ぎ、付加
価値を上げるために下流の燃焼炉で熱分解ガス６Ａを改
質する場合には、その前にこれら金属を事前に分別回収
する必要があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記熱分解
ガス化装置の場合、次の如き問題がある。 1)熱分解残留物中から金属を分別回収するためには、篩
や磁選機等が使用されるが、高温の残留カーボン分が空
気に触れると着火するため、冷却装置や窒素パージ等が
必要となる。 2)残留カーボン分が金属等の不燃物に付着して排出され
ることから、不燃物の熱灼減量も高くなってしまう。 3)残留カーボン分等の異物が付着した金属は資源化物と
しての付加価値を低下させてしまう。 4)大粒径の残留カーボン分は燃焼しにくいので、改質の
ための資源としては使いにくい。 5)熱分解ガスを部分燃焼の熱源にすると、可燃ガス成分
の回収量が減少してしまう。

【０００９】そこで、本発明は、熱分解残留カーボン分
を容易に燃焼させて熱分解ガスの改質を安定して行わせ
ることにより、可燃ガス成分をより多く回収して有効に
利用できるようにし、且つ資源化物としての金属を付加
価値の高い状態で回収することができるようにしようと
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、熱風供給ラインを通して供給される熱風
によって廃棄物をガス化するようにしてある外熱キルン
型の熱分解炉の下流に、該熱分解炉にて生成された熱分
解ガスと熱分解残留物とを投入して熱分解ガスを部分燃
焼により改質させるようにした流動床炉を設置し、且つ
上記流動床炉の底部に、流動砂と熱分解残留物中の不燃
物とを篩い分ける篩い分け装置を設け、更に、篩い分け
られた不燃物を分別する分別装置を設けた構成とする。

【００１１】熱分解炉で生成された熱分解ガスと熱分解
残留物とがそのまま流動床炉内に投入され、熱分解残留
物のカーボン分が燃焼され、これを熱源として熱分解ガ
スが改質され、冷却してもタール分を含まない比較的低
分子量のガスが得られる。熱分解残留物中の不燃物は篩
い分け装置で流動砂と分離されてから分別される。

【００１２】流動床炉の頂部より取り出されるガスをガ
ス洗浄装置を通して熱風供給ラインに導くようにする
と、改質された熱分解ガスはガス洗浄装置でクリーン化
されて腐食性が少なくなることから熱風供給ラインに供
給されて、熱分解炉間接加熱の熱源とされる。

【００１３】又、ガス回収ラインの洗浄装置よりも下流
位置に、回収したガスを蓄えるガスホルダーを設置した
構成とすることにより、回収した可燃ガス成分を蓄える
ことができるようになり、各種の加熱源として用いるこ
とができる。

【００１４】更に、高温腐食性が少ないことから熱風供
給ラインにスーパーヒーターを組み込み、該スーパーヒ
ーターに廃熱ボイラからの飽和蒸気を導くようにした構
成とした場合には、スーパーヒーターにて飽和蒸気を高
温、高圧化して過熱蒸気とすることで効率の高いタービ
ン発電を行わせることができる。

【００１５】更に又、篩い分け装置によって篩い分けら
れた流動砂を流動床炉へ戻すための砂循環装置を設けた
構成とすることによって、流動砂を繰り返し循環使用で
きることになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１７】図１は本発明の実施の一形態を示すもの
で、図３に示したと同様な構成としてある熱分解炉１の
下流位置に、部分燃焼改質装置として下部に流動床部１
０ａを有し上部に燃焼室１０ｂを有する流動床炉１０を
設置し、該流動床炉１０に、熱分解炉１の分離室８の上
部から導いた熱分解ガス取出ライン１２と分離室８の下
部から導いた熱分解残留物取出ライン（搬送コンベヤ）
１３とを接続して、熱分解炉１で発生した熱分解ガス６
Ａと熱分解残留物６Ｂのすべてを流動床炉１０内にその
まま投入して部分燃焼させることにより熱分解ガス６Ａ
を改質させられるようにする。

【００１８】上記流動床炉１０の流動床部１０ａの底部
には、不燃物取出装置１４を設けると共に、該不燃物取
出装置１４の取出口に、不燃物６ｂと流動砂１０ｃとを
篩い分ける振動篩の如き篩い分け装置１５を設け、且つ
該篩い分け装置１５にて篩い分けられた流動砂１０ｃを
流動床炉１０の流動床部１０ａに循環供給するようにし
た砂循環装置としての砂循環コンベヤ１６と、篩い分け
られた不燃物６ｂを磁選機１７にかけて金属と他の不燃
物とを分別回収するようにした分別装置１１とを設け
る。

【００１９】上記流動床炉１０の燃焼室１０ｂの頂部に
は、排出された熱分解ガス６Ａ中のダストやカーボン分
を燃焼室１０ｂへ戻すようにするサイクロン１８を備え
たガス回収ライン１９を介してガスホルダー２０を接続
設置し、上記ガス回収ライン１９の途中に、洗浄塔や脱
硫装置並びに活性炭塔等を備えたガス洗浄装置２１を介
在設置して、流動床炉１０で改質された熱分解ガス６Ａ
をガス洗浄装置２１で洗浄することによりクリーンなガ
スとしてガスホルダー２０に蓄えられるようにする。更
に、クリーン化した熱分解ガスやプロパン等を熱風発生
炉２２で燃焼させて熱風７を熱分解炉１の加熱流路９に
供給するようにしてある熱風供給ライン２３の上記熱風
発生炉２２よりも上流位置に、上記ガスホルダー２０の
出口ライン２４を接続し、回収した熱分解ガス６Ａを熱
分解炉１の加熱熱源として利用できるようにする。プロ
パンは、熱分解ガスが得られない緊急時や立ち上げ時に
使用する。

【００２０】なお、流動床炉１０の流動床部１０ａへの
燃焼用空気は、流動化に必要な風量を供給しても酸素が
過剰にならないように一部が熱分解炉１の熱風排出ライ
ン２５から導入するようにしてあり、燃焼室１０ｂへの
燃焼用空気は、腐食が少なく、高温での熱交換が可能と
なるため熱風供給ライン２３に組み込んだ空気予熱器２
６を通して導入するようにしてある。

【００２１】図１中、２７は熱分解残留物取出ライン１
３の下流側端部に設けた残留物投入用スクリューコンベ
ヤ、２８はガス回収ライン１９に設けた送風機、２９は
熱風発生炉２２用の燃焼空気用送風機、３０は流動床炉
１０の二次燃焼用の送風機、３１は熱風排出ライン２５
に組み込んだ流動用空気加熱用の熱交換器、３２は熱風
排出ライン２５に設けた流動化及び流動床部１０ａの燃
焼用送風機を示す。

【００２２】熱分解炉１の運転により、熱分解炉１で生
成された熱分解ガス６Ａを、分離室８の上部から熱分解
ガス取出ライン１２を通し流動床炉１０内にそのまま投
入し、一方、熱分解炉１で生成された熱分解残留物６Ｂ
も、分離室８の下部から熱分解残留物取出ライン１３を
通し流動床炉１０内にそのまま投入する。この際、熱分
解残留物６Ｂ中には、カーボン分の他に金属等の不燃物
６ｂが含まれているため、熱分解残留物６Ｂが落下する
流動床部１０ａの温度を、アルミニウムの溶融を防ぐた
めに４５０〜６５０℃程度に保持させるようにしてお
く。これにより、熱分解残留物６Ｂ中のカーボン分は流
動床部１０ａで撹拌されて微粒化されるので、容易に燃
焼することができる。又、燃焼室１０ｂの温度は、高く
するほど可燃ガス成分は増えるが、部分燃焼させる熱量
も増加し回収ガスの発熱量が減少してしまうので、ター
ル成分がほぼ分解される７００〜８００℃に保つように
する。これより、部分燃焼による熱分解ガス６Ａの改質
が行われることになる。なお、上記の温度は、流動床炉
１０の各部の投入空気量を調整して部分燃焼割合を制御
することで一定に保持させるようにする。

【００２３】流動床炉１０で改質して低分子化した後の
熱分解ガス６Ａはガス回収ライン１９を通しガスホルダ
ー２０にて蓄えるようにするが、この際、ガス洗浄装置
２１により、冷却を行うと共に、腐食性のある塩素や硫
黄分を苛性ソーダ等で洗浄することにより、クリーンな
ガスとして蓄えるようにする。ガスホルダー２０にクリ
ーンなガスとして蓄えられた可燃ガス成分を含む熱分解
ガス６Ａは、出口ライン２４を通し熱風供給ライン２３
に供給して熱分解炉１の加熱熱源として使用したり、あ
るいは、他所へ導くようにする。

【００２４】一方、熱分解残留物６Ｂ中の不燃物６ｂ
を、流動床部１０ａの流動砂１０ｃと共に不燃物取出装
置１４によって炉外に取り出すようにし、この際、篩い
分け装置１５で流動砂１０ｃと不燃物６ｂとに篩い分
け、流動砂１０ｃは砂循環コンベヤ１６により流動床部
１０ａに戻すようにし、不燃物６ｂは、分別装置１１に
よって更に金属類とガレキ等とに分別させるようにす
る。

【００２５】本発明においては、ガス温度だけをより高
温に保てる流動床炉１０を熱分解炉１の下流に設置した
ことから、事前に金属を分離することなく熱分解残留物
１０Ｂを投入することができる。このため、金属等の不
燃物６ｂは高温の流動砂１０ｃの中で撹拌させることが
できるので、表面に付着したカーボン等の不純物が剥が
され、篩い分け装置１５にて、乾いたきれいな状態で流
動砂１０ｃと不燃物１６ｂとに分離することができる。
又、流動砂１０ｃより大型のカーボン分は燃焼するまで
流動床部１０ａに留めることができるので、流動砂１０
ｃの撹拌効果で微粒化して燃焼し、改質の熱源として最
大限に有効利用することができる。したがって、残留カ
ーボン分の燃焼を含めた部分燃焼ガス改質により、ター
ル分のない常温でガス体でいられるＣＯ、Ｈ₂、Ｃ₁〜
Ｃ₄の可燃ガス成分を多く含む熱分解ガス６Ａを多く回
収することができる。

【００２６】次に、図２は本発明の他の実施の形態を示
すもので、図１に示したものと同様な構成において、ガ
ス洗浄装置２１を経た後のガス回収ライン１９を熱分解
炉１への熱風供給ライン２３に直接接続すると共に、該
熱風供給ライン２３の熱風発生炉２２の下流位置にスー
パーヒーター３３を組み込み、又、流動床炉１０の下流
に、熱分解ガス６Ａを更に燃焼させて溶融スラグ６Ｃと
して取り出すようにした溶融炉としての旋回溶融炉３４
を、燃焼室１０ｂの頂部から導いたガス排出ライン３５
を介して設置し、且つ該旋回溶融炉３４の下流に、旋回
溶融炉３４から排出された排ガス６ａの熱エネルギーを
回収するようにした廃熱ボイラ３６を設けて、該廃熱ボ
イラ３６の飽和蒸気ライン３７を、上記スーパーヒータ
ー３３に導くようにしたものである。なお、図１で示し
たものと同一のものには同一符号が付してある。

【００２７】図２に示すようにすると、流動床炉１０で
改質された熱分解ガス６Ａの一部をガス回収ライン１９
に取り出すことができると共に、残りをガス排出ライン
３５に排出することができ、ガス回収ライン１９に取り
出された熱分解ガス６Ａは、クリーンガスとして熱風供
給ライン２３を通って熱分解炉１に供給されるが、この
際、ガス排出ライン３５に排出された熱分解ガス６Ａは
旋回溶融炉３４に入れられ、その排ガス６ａが廃熱ボイ
ラ３６を通され、廃熱ボイラ３６を出た飽和蒸気３８を
飽和蒸気ライン３７を通して上記熱風供給ライン２３に
組み込んだスーパーヒーター３３に導くようにしてある
ので、飽和蒸気３８をスーパーヒーター３３で過熱して
高温、高圧化し過熱蒸気とすることができることによ
り、蒸気タービン発電を効率よく行うことができる。

【００２８】すなわち、熱分解ガス６Ａは改質しても、
そのままでは塩素や硫黄分を含有していて、たとえば、
３５０℃を超えると廃熱ボイラ３６では高温腐食が発生
するため、スーパーヒーター３３を設置して飽和蒸気３
８を高温、高圧化して回収することは難しいものであっ
たが、熱風供給ライン２３に供給するガスは、ガス洗浄
装置２１によって塩素や硫黄分が洗浄除去されてクリー
ンガスとされるものであることから、上記熱風供給ライ
ン２３にスーパーヒーター３３を組み込むことができ、
このスーパーヒーター３３の採用により、飽和蒸気３８
の高温、高圧化、例えば５０気圧、５００℃の過熱蒸気
化を行うことができる。したがって、熱分解炉１の熱源
の確保と蒸気の高温、高圧化という２つの有意性を惹き
出すことができ、熱回収効率、発電効率を飛躍的に向上
させることができる。

【００２９】なお、図１の実施の形態では、ガス回収ラ
イン１９にガスホルダー２０を介在設置した場合を示し
たが、ガスホルダー２０は必要不可欠なものではないこ
と、又、図２の実施の形態において、ガス回収ライン１
９にガスホルダー２０を介在設置させるようにすること
は任意であること、その他本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の廃棄物の熱分
解ガス化装置によれば、次の如き種々の優れた効果を発
揮する。 (1) 熱風供給ラインを通して供給される熱風によって廃
棄物をガス化するようにしてある外熱キルン型の熱分解
炉の下流に、該熱分解炉にて生成された熱分解ガスと熱
分解残留物とを投入して熱分解ガスを部分燃焼により改
質させるようにした流動床炉を設置し、且つ上記流動床
炉の底部に、流動砂と熱分解残留物中の不燃物とを篩い
分ける篩い分け装置を設け、更に、篩い分けられた不燃
物を分別する分別装置を設けた構成としてあるので、熱
分解残留物のカーボン分を流動床炉内での撹拌により微
粒化して燃焼させることができることにより、熱分解ガ
スの改質熱源として最大限有効に使用することができ、
熱分解ガスを効率よく改質して低分子化することができ
る。 (2) 流動床炉の頂部と熱風供給ラインとの間に、ガス洗
浄装置を備えたガス回収ラインを接続した構成とするこ
とによって、可燃ガス成分をクリーンガスとして多く回
収することができ、熱分解炉の熱源として利用すること
ができる。 (3) 金属等の不燃物の表面にカーボン等の不純物を付着
させることがないので、分別回収した金属の資源化物と
しての価値を高めることができ、又、不燃物の表面にカ
ーボンが付着しないことから、空気に触れても着火する
ことがなく、冷却装置や窒素パージ等を不要とすること
ができる。 (4) ガス回収ラインの洗浄装置よりも下流位置に、回収
したガスを蓄えるガスホルダーを設置した構成とするこ
とにより、回収した可燃ガス成分をガスホルダーで一旦
蓄えることができ、各種の加熱熱源として利用すること
ができる。 (5) 熱風供給ラインにスーパーヒーターを組み込み、該
スーパーヒーターに発電用の飽和蒸気を導くようにした
構成とすることにより、飽和蒸気の高温、高圧化が可能
となり、発電効率を飛躍的に向上させることができる。 (6) 篩い分け装置によって篩い分けられた流動砂を流動
床炉へ戻すための砂循環装置を設けた構成とすることに
より、流動砂を循環使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物の熱分解ガス化装置の実施の一
例を示す概要図である。

【図２】本発明の他の実施の形態を示す概要図である。

【図３】廃棄物の熱分解ガス化装置の一例を示す概要図
である。

【符号の説明】

１熱分解炉６廃棄物６Ａ熱分解ガス６Ｂ熱分解残留物６ｂ不燃物７熱風１０流動床炉１０ｃ流動砂１１分別装置１５篩い分け装置１６砂循環コンベヤ（砂循環装置）１９ガス回収ライン２０ガスホルダー２１ガス洗浄装置２３熱風供給ライン３３スーパーヒーター３８飽和蒸気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者萩谷宗高東京都江東区豊洲三丁目１番15号石川島播磨重工業株式会社東二テクニカルセンター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱風供給ラインを通して供給される熱風
によって廃棄物をガス化するようにしてある外熱キルン
型の熱分解炉の下流に、該熱分解炉にて生成された熱分
解ガスと熱分解残留物とを投入して熱分解ガスを部分燃
焼により改質させるようにした流動床炉を設置し、且つ
上記流動床炉の底部に、流動砂と熱分解残留物中の不燃
物とを篩い分ける篩い分け装置を設け、更に、篩い分け
られた不燃物を分別する分別装置を設けた構成を有する
ことを特徴とする廃棄物の熱分解ガス化装置。
【請求項２】流動床炉の頂部と熱風供給ラインの途中
位置との間に、ガス洗浄装置を備えたガス回収ラインを
接続した請求項１記載の廃棄物の熱分解ガス化装置。
【請求項３】ガス回収ラインの洗浄装置よりも下流位
置に、回収したガスを蓄えるガスホルダーを設置した請
求項２記載の廃棄物の熱分解ガス化装置。
【請求項４】ガス回収ライン途中より取り出した熱分
解ガスを廃熱ボイラへ導き、該廃熱ボイラから取り出さ
れた飽和蒸気を過熱するスーパーヒーターを熱風供給ラ
インに組み込み、該スーパーヒーターにて飽和蒸気を高
温、高圧化するようにした請求項１又は２記載の廃棄物
の熱分解ガス化装置。
【請求項５】篩い分け装置によって篩い分けられた流
動砂を流動床炉へ戻すための砂循環装置を設けた請求項
１、２、３又は４記載の廃棄物の熱分解ガス化装置。