JPH10148317A - 廃棄物のガス化溶融炉およびガス化溶融方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃棄物をガス化溶融して燃料ガスと、溶融スラ
グ、溶融金属あるいはさらに低沸点重金属類を回収する
ガス化溶融炉および方法の提供。 【解決手段】上部に廃棄物を装入する廃棄物装入口１１
−１と生成するガスを排出するガス排出口３−１を有
し、下部に溶融スラグおよび溶融金属の排出口９を有
し、炉壁部分にそれぞれ独立して支燃性ガスおよび補助
燃料を吹き込むことができる高さ方向に複数段（通常は
３段）に分かれた羽口５−１〜５−３を有し、さらに、
装入された廃棄物のレベルを計測する手段１７、炉内の
温度を計測する手段２０、２１を有するガス化溶融炉、
またはさらに上吹ランス２４−１とダスト回収手段２５
を備えるガス化溶融炉と、その炉を用いるガス化溶融方
法。回収されるガスを炉内へリサイクルすることにより
エネルギーガスの回収効率を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般廃棄物および
産業廃棄物（以下、これらを区別せず、単に廃棄物とも
いう）に含まれる有機物をガス化して燃料として使用で
きるガス（以下、エネルギーガスという）を回収し、ま
たは、さらに、これら廃棄物に含まれる低沸点重金属類
をダストとして回収するとともに、これら廃棄物に含ま
れる灰分と有価金属類（以下、単に金属類ともいう）を
それぞれ溶融スラグと溶融金属として回収する廃棄物の
ガス化溶融炉およびガス化溶融方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみを主体とする一般廃棄物、およ
び廃棄された自動車や家電製品のシュレッダーダストを
主体とする産業廃棄物の処理方法として、埋立て処分な
いしは焼却後埋立て処分する方法が採られている。しか
し、最近の埋立て処分地の確保が極めて困難であるとい
う逼迫した状況の下にあって、これまで一般的に採用さ
れている焼却方式が見直されてきている。

【０００３】また、廃棄物をそのまま埋立て処分ないし
は焼却後埋立て処分するのではなく、一旦減容固形化し
た廃棄物、すなわち、一般的にＲＤＦ（Refuse Derived
Fuel ：廃棄物に由来する燃料を意味する）と呼ばれる
固形燃料にした後、焼却する方法も開発され、一部では
実用化されている。この方式による廃棄物処理システム
としては、例えば、（株）日本リサイクルマネジメント
によるＴＣ−システム、（株）荏原製作所によるＪ−カ
トレルシステム、あるいは三重県におけるリサイクルエ
ネルギーセンター構想等があげられる（第６回「ごみ固
形燃料化技術に関するセミナー」講演要旨集、平成８年
６月２８日（環境計画センター））。

【０００４】一方、有限資源愛護の見地からみると、こ
れら廃棄物あるいはＲＤＦを単に焼却するのではなく、
再生利用可能なものは資源（有用物質）あるいはエネル
ギー（熱エネルギー）として回収することが望ましい。
現在、実用化されている例として次のようなものがあげ
られる。

【０００５】１．物質回収 金属（アルミ缶、スチール缶など）の分別回収 プラスチック（ＰＥＴボトルなど）の分別回収 古紙（新聞紙など）の分別回収 ２．物質転換回収 プラスチックの熱分解油化による燃料油としての回収 プラスチックの熱分解ガス化による燃料ガスとしての
回収 ３．熱エネルギー回収 廃棄物焼却時の蒸気回収 上記の１は廃棄物に至る手前の事前処理方法であるた
め、分別後の廃棄物からの有用物質の回収は上記の２あ
るいは３の手段に頼らざるをえない。特に最近は、生活
様式の変化（多様化）によって、一般廃棄物および産業
廃棄物には様々な物質が含まれるため、各種の廃棄物に
柔軟に対応することができ、かつ経済性のよいガス化方
式が脚光を浴びてきている。

【０００６】このガス化方式としては、次のようなもの
があげられる。

【０００７】Ａ．新日鐵のコークスベッド方式直接溶融
システム（「鉄鋼界報」Ｎｏ．１６７４，１９９６．
３．２１（日本鉄鋼連盟）、「燃料及燃焼」第６１巻，
第８号（１９９４）５７２〜５７８頁、および特公平７
−３５８８９号公報参照） 溶融炉本体は単段羽口の竪型シャフト炉であり、炉中央
部から廃棄物とともにコークスと石灰石が投入される。
炉内は上部から予熱・乾燥帯（約３００℃）、熱分解帯
（３００〜１０００℃）および燃焼・溶融帯（１７００
〜１８００℃）に区分される。予熱・乾燥帯では廃棄物
が加熱され水分が蒸発する。乾燥された廃棄物は次第に
降下し、熱分解帯に移行して有機物はガス化する。この
発生ガスは、炉上部から排出され、後段の燃焼室で完全
に燃焼し、廃熱ボイラー等の熱回収システムにより熱エ
ネルギーの回収が図られる。

【０００８】一方、ガス化された残りの灰分と無機物は
コークスとともに燃焼・溶融帯に降下する。コークスは
羽口から供給される空気により燃焼し、その熱によって
灰分と無機物が完全に溶融する。溶融物は投入された石
灰石によって適度な粘度および塩基度に調整され、出湯
口から炉外へ排出される。

【０００９】なお、コークスを節減するために、コーク
スと廃棄物の装入系統を別個にして排ガスの顕熱を廃棄
物の乾燥および予熱に利用し、炉の熱効率を上げる方法
が開示されている（前記特公平７−３５８８９号公
報）。

【００１０】Ｂ．ＮＫＫの高温ガス化直接溶融システム
（「鉄鋼界報」Ｎｏ．１６７４，１９９６．３．２１
（日本鉄鋼連盟）） 溶融炉本体は、高さ方向に３段階に区分された羽口を有
する竪型炉であり、１０００℃程度の高温に維持された
廃棄物の乾留物で形成される流動層に、コークス等の補
助燃料とともに廃棄物が直接投入される。中段の羽口
（２段羽口）から流動層内に送風することにより、生成
ガスの一部が燃焼して温度が維持される。

【００１１】不燃物を含む乾留物は、補助燃料とともに
炉下部の移動層に降下し、下段の羽口（主羽口）からの
酸素富化空気により高温燃焼・ガス化し、不燃物および
灰分が溶融、滴下して比重差によりメタルと分離され
る。一方、フリーボード下部に設置した羽口（３段羽
口）からの送風によりフリーボード温度が常に１０００
℃以上に保たれ、タール分の発生、ダイオキシン類およ
びその前駆体の生成が防止される。

【００１２】Ｃ．Ｔｈｅｒｍｏｓｅｌｅｃｔ方式（Ｔｈ
ｅｒｍｏｓｅｌｅｃｔ（１９９５．５．２６），ＰＡＲ
Ｔ１”Foundation for the continuos conversions of
solid waste”） この方式で用いられる炉は、廃棄物中の水分の蒸発と有
機物の熱分解を行うプレス加圧式管型熱分解器と、酸素
による熱分解残渣（チャー）の燃焼、灰の溶融およびガ
スの改質を行う燃焼溶融炉とが一体に連結された熱分解
溶融炉である。燃焼溶融炉の内部では、まず、熱分解器
からの有機物の分解ガスが炉の中間部に導かれ、一方、
チャーは炉底部に降下し、酸素によって高温で燃焼して
灰が溶融するとともに、炉上部の高温雰囲気下で有機物
分解ガスのＣＯおよびＨ₂ への転換（ガスの改質）が進
行する。

【００１３】しかしながら、上記従来の方式には次のよ
うな問題がある。

【００１４】すなわち、上記の方式Ａのシステムの竪型
シャフト炉は高価なコークスを必須とし、生成ガスを完
全燃焼させるのでその顕熱しか回収できない。また、こ
の方式では、炉上部の予熱・乾燥帯温度が約３００℃程
度であるので、充分分解しきれないタール等の炭化水素
やダイオキシン類が多量に炉外に排出される。さらに、
低沸点の重金属類が十分にガス化されずに溶融スラグ中
に残留するので、このスラグを還元するためにコークス
が必須となる。

【００１５】方式Ｂのシステムの竪型炉も、方式Ａの場
合と同様に高価なコークスを必須としている。これは、
低沸点の重金属類が十分にガス化されずに溶融スラグ中
に残留するので、このスラグを還元するためである。さ
らに、フリーボードを常に１０００℃以上に保つため
に、大きなフリーボードを必要とし、炉の大型化が避け
られない。

【００１６】方式Ｃで用いられる炉は、２つの反応器
（炉）が一体に連結されているとはいいながら、実際上
は明らかに熱分解炉と燃焼溶融炉の２炉に分離されてい
る。したがって、構造的に複雑であり、設備コストが高
くなる。また、熱分解炉は燃焼溶融炉とは分離された間
接加熱型の炉であるため、燃焼溶融炉の排ガス顕熱が充
分利用されない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、埋立て処分
地の問題に関連して、廃棄物中の可燃分、灰分および鉄
分などを有効利用し、埋立てに係わる費用の低減を図る
とともに、生成する副生ガスを発電用燃料等に活用する
ためになされたものである。

【００１８】すなわち、本発明の課題は、一般廃棄物お
よび産業廃棄物を単に焼却するのではなく、廃棄物中に
含まれる有機物をガス化してエネルギーガスとして回収
するとともに、廃棄物中に含まれる灰分と鉄（Ｆｅ）お
よび銅（Ｃｕ）等の有価金属類を、それぞれ溶融スラグ
と溶融金属として回収し、または、さらに廃棄物中に含
まれる水銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）
等の有害な低沸点重金属類をダストとして回収する方
法、およびそのための炉を提供することにある。具体的
には、上記の従来技術における問題を解決し、高価なコ
ークスを使用せずに、廃棄物のガス化溶融、脱水・熱分
解およびガスの改質の一連の工程を１炉で実施し、かつ
タールやダイオキシン等が含まれない清浄な排ガスとす
ることができるガス化溶融炉およびガス化溶融方法を提
供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
（１）および（３）の廃棄物のガス化溶融炉、ならびに
（２）、（４）〜（６）のガス化溶融方法にある。

【００２０】（１）廃棄物を燃焼させ、廃棄物中の有機
物をガス化してエネルギーガスとして回収するととも
に、廃棄物中の灰分と金属類を溶融物として回収する竪
型の廃棄物のガス化溶融炉であって、上部に前記廃棄物
を装入する廃棄物装入口と生成するガスを排出するガス
排出口を有し、下部に溶融スラグおよび溶融金属の排出
口を有し、前記廃棄物装入口と溶融スラグおよび溶融金
属の排出口との間に、それぞれ独立して支燃性ガスおよ
び補助燃料を吹き込むことができる高さ方向に複数段に
分かれた羽口を有し、さらに、前記装入された廃棄物の
レベルを計測する手段、中段の羽口近傍の温度を計測す
る手段、および炉の上方部の雰囲気ガスの温度を計測す
る手段を有することを特徴とする廃棄物のガス化溶融
炉。

【００２１】（２）上記（１）に記載の廃棄物のガス化
溶融炉を用いて行う廃棄物のガス化溶融方法であって、
廃棄物装入口から炉内へ装入した廃棄物を、下記の各ゾ
ーンでの反応により、ＣＯとＨ₂ を主成分とするエネル
ギーガスと、溶融スラグおよび溶融金属とし、前者を炉
上部に設けられたガス排出口から回収し、後者を炉下部
に設けられた溶融スラグおよび溶融金属の排出口から回
収することを特徴とする廃棄物のガス化溶融方法。

【００２２】〔第１ゾーン〕装入廃棄物のレベル値から
定められた量の支燃性ガスと補助燃料を下段の羽口から
吹き込み、第２ゾーンで生成した炭化物を燃焼、ガス化
して還元性ガスを発生させるとともに炭化物に含まれる
灰分と金属類を溶融し、溶融スラグおよび溶融金属とす
る。

【００２３】〔第２ゾーン〕中段の羽口近傍の温度計測
値から定められた量の支燃性ガスと補助燃料を中段の羽
口から吹き込み、第１ゾーンで発生した還元性ガスを二
次燃焼させ、廃棄物装入口から装入された廃棄物を脱水
加熱して炭化物と炭化水素ガスに熱分解する。

【００２４】〔第３ゾーン〕炉の上方部の雰囲気ガスの
温度計測値から定められた量の支燃性ガスと補助燃料を
上段の羽口から吹き込み、第２ゾーンで発生した炭化水
素ガスを熱分解してＣＯとＨ₂ を主成分とするエネルギ
ーガスとする。

【００２５】（３）廃棄物を燃焼させ、廃棄物中の有機
物をガス化してエネルギーガスとして回収し、かつ廃棄
物中の低沸点重金属類をガス化してエネルギーガスに随
伴されるダストとして回収するとともに、廃棄物中の灰
分と金属類を溶融物として回収する竪型の廃棄物のガス
化溶融炉であって、上部に前記廃棄物を装入する廃棄物
装入口と、生成するガスおよびダストを排出するガス排
出口ならびにこのガス排出口にガス排出ダクトを介して
接続されたダスト回収手段を有し、下部に溶融スラグお
よび溶融金属の排出口を有し、前記ガス排出口と溶融ス
ラグおよび溶融金属の排出口との間に、それぞれ独立し
て支燃性ガスおよび補助燃料を吹き込むことができる羽
口であって、廃棄物の脱水・熱分解により生成する炭化
物を燃焼、ガス化するための羽口を含む高さ方向に少な
くとも１段の羽口を有し、かつ炉の上部に炉内に向けて
昇降可能な支燃性ガスおよび補助燃料を吹き込むことが
できる上吹ランスを有し、さらに、前記装入された廃棄
物のレベルを計測する手段、中段の羽口近傍の温度を計
測する手段、および炉の上方部の雰囲気ガスの温度を計
測する手段を有することを特徴とする廃棄物のガス化溶
融炉。

【００２６】（４）上記（３）に記載の廃棄物のガス化
溶融炉を用いて行う廃棄物のガス化溶融方法であって、
廃棄物装入口から炉内へ装入した廃棄物を、下記の各ゾ
ーンでの反応により、ＣＯとＨ₂ を主成分とするエネル
ギーガスおよび低沸点重金属類を含むダストと、溶融ス
ラグおよび溶融金属とし、前者を炉上部に設けられたガ
ス排出口から回収してエネルギーガスとダストに分離
し、後者を炉下部に設けられた溶融スラグおよび溶融金
属の排出口から回収することを特徴とする廃棄物のガス
化溶融方法。

【００２７】〔第１ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて
補助燃料を下段の羽口から吹き込み、第２ゾーンで生成
した炭化物を燃焼、ガス化して還元性ガスを発生させる
とともに炭化物に含まれる灰分と金属類を溶融し、溶融
スラグおよび溶融金属とする。

【００２８】〔第２ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて
補助燃料を中段の羽口および／または上吹ランスから吹
き込み、第１ゾーンで発生した還元性ガスを二次燃焼さ
せ、廃棄物装入口から装入された廃棄物を脱水加熱して
炭化物と炭化水素ガスに熱分解するとともに、低沸点重
金属類をガス化する。

【００２９】〔第３ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて
補助燃料を上段の羽口および／または上吹ランスから吹
き込み、第２ゾーンで発生した炭化水素ガスを熱分解し
てＣＯとＨ₂ を主成分とするエネルギーガスとし、ガス
状の低沸点重金属類をダストとする。

【００３０】（５）ガス化溶融炉の第３ゾーンに、回収
したエネルギーガスの一部をそのままリサイクルガスと
して吹き込むか、またはその吹き込むエネルギーガスの
少なくとも一部を燃焼させてＣＯ₂ およびＨ₂ Ｏを生
成、含有させた後のガスをリサイクルガスとして吹き込
むか、または、前記リサイクルガスと酸素の混合ガスを
吹き込むことを特徴とする上記（２）に記載の廃棄物の
ガス化溶融方法。

【００３１】（６）リサイクルガス、またはリサイクル
ガスと酸素の混合ガスの吹き込みを、ガス化溶融炉の円
周方向の接線に対する角度θを０度＜θ＜９０度として
設置した羽口を用いて行う上記（５）に記載の廃棄物の
ガス化溶融方法。

【００３２】なお、前記（１）の「複数段に分かれた羽
口」の「複数段」とは、実用的には３段であるが、必ず
しも３段に限定されず、補助的に設けられた羽口を含
め、４段以上であってもよい。

【００３３】前記（２）または（４）の「ゾーン」と
は、後述するが、炉内における領域であって、そこで生
じる反応に応じて第１ゾーン、第２ゾーンおよび第３ゾ
ーンと称する。

【００３４】前記（３）または（４）の「低沸点重金属
類」とは、水銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐ
ｂ）の他、１２００℃以下あるいはその近辺の温度にお
いて高い蒸気圧を有する砒素（Ａｓ）、亜鉛（Ｚｎ）等
の金属、ならびにそれら金属の塩化物、すなわちＨｇＣ
ｌ₂ 、ＣｄＣｌ₂ 、ＰｂＣｌ₂ 、ＺｎＣｌ₂ 等、あるい
はそれら金属の酸化物、すなわちＨｇＯ、ＣｄＯ、Ｐｂ
Ｏ、ＺｎＯ等、あるいはそれら金属の硫化物、すなわち
ＨｇＳ、ＣｄＳ、ＰｂＳ、ＺｎＳ等の環境上有害と指定
されている元素ならびにその化合物を指す。

【００３５】また、前記（１）または（３）の「金属
類」とは、前記のように有価金属類を指し、例えば、鉄
（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）の他、アルミニウム（Ａｌ）、ニ
ッケル（Ｎｉ）等の金属、およびその酸化物であって、
回収すれば一般的に価値有るものとして評価されるもの
をいう。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下に、図に基づいて本発明（上
記（１）〜（６）の発明）を詳細に説明する。

【００３７】図１は、上記（１）の発明の廃棄物のガス
化溶融炉の一例の構成を示す概略縦断面図で、高さ方向
に３段に分かれた羽口を有する場合である。以下、この
場合を例にとって説明する。

【００３８】図示するように、廃棄物ガス化溶融炉１
は、上部に廃棄物を装入するための廃棄物装入口１１−
１と生成するガスを排出するためのガス排出口３−１を
有している。廃棄物装入口１１−１には、ホッパー１１
−２およびプッシャー１０が取り付けられ、また、ガス
排出口３−１には、排ガス４を回収するためのダクト３
−２が取り付けられている。炉下部には溶融スラグおよ
び溶融金属１３を排出するための排出口９が設けられて
いる。

【００３９】炉側壁の廃棄物装入口１１−１と溶融スラ
グおよび溶融金属の排出口９との間には、それぞれ独立
して支燃性ガスおよび補助燃料を吹き込むことができる
高さ方向に３段に分かれた羽口が設けられている。すな
わち、炉の下方から順に、廃棄物を脱水加熱し、熱分解
させることにより生成する炭化物を主体とする充填層１
４に支燃性ガス７−１および補助燃料６−１を吹き込む
ための羽口（下段の羽口で、以下、「１次羽口５−１」
という）と、装入された状態の廃棄物を主体とする充填
層１５に支燃性ガス７−２および補助燃料６−２を吹き
込むための羽口（中段の羽口で、以下、「２次羽口５−
２」という）と、フリーボード１６に支燃性ガス７−３
および補助燃料６−３を吹き込むための羽口（上段の羽
口で、以下、「３次羽口５−３」という）である。な
お、支燃性ガスとは、純酸素、または酸素を含有するガ
スであり、補助燃料とは、微粉炭等の固体燃料、重油等
の液体燃料、天然ガス等の気体燃料である。

【００４０】さらに、炉上部には、炉内に装入された廃
棄物のレベル（高さレベルで、以下、原料層頂レベルと
いう）を計測するための手段であるサウンジングデバイ
ス１７が設けられ、このデバイス１７の先端に取り付け
られたサウンジングウェイト１８が炉内に垂下されてい
る。

【００４１】また、炉側壁には、中段の羽口（２次羽口
５−２）近傍の温度を計測するための熱電対２０と、炉
の上方部の雰囲気ガスの温度（すなわち、フリーボード
空間の排ガス温度）を計測するための熱電対２１、なら
びにそれら熱電対の信号を温度に変換する温度変換器１
９が取り付けられている。なお、中段の羽口（２次羽口
５−２）近傍の温度とは、２次羽口５−２に対応する第
２ゾーンの温度をいう。

【００４２】上記のように、本発明のガス化溶融炉は、
竪型の、１炉方式のガス化溶融炉である。１炉方式とし
た理由は、設備の簡素化と設備費の低減を図るためであ
る。また、炉体からの熱損失を抑制するためにも、１炉
方式が好ましい。

【００４３】このガス化溶融炉において、羽口を炉の高
さ方向に３段に分けて設けた理由、サウンジングデバイ
ス１７を設け、さらに、炉側壁の所定の部位に熱電対を
取り付けた理由については、以下に述べる前記（２）の
発明の廃棄物のガス化溶融方法と併せて説明する。

【００４４】（２）の発明の廃棄物のガス化溶融方法
は、上記（１）の発明のガス化溶融炉を用いて行う廃棄
物のガス化溶融方法である。以下、上記の図１に示した
ガス化溶融炉を用いる場合について説明する。

【００４５】まず、廃棄物をホッパー１１に投入し、プ
ッシャー１０で押し込んで廃棄物装入口１１−１から炉
内へ装入し、次いで、以下に詳述する第１ゾーン〜第３
ゾーンでの反応により、ＣＯとＨ₂ を主成分とするエネ
ルギーガスと、溶融スラグおよび溶融金属とし、前者を
炉上部に設けられたガス排出口３−１から回収し、後者
を炉下部に設けられた溶融スラグおよび溶融金属の排出
口９から回収する。

【００４６】炉内は、生じる反応に応じて三つの領域、
すなわち、炉下部から順に炭化物のガス化、溶融が生じ
る領域（第１ゾーン）、廃棄物の脱水・熱分解が生じる
領域（第２ゾーン）およびガスの改質が進行する領域
（第３ゾーン）に分割されており（図１参照）、その各
々の領域、すなわち第１ゾーン、第２ゾーンおよび第３
ゾーンに、反応のために必要な支燃性ガスおよび補助燃
料を独立して吹き込める上記の１次羽口５−１、２次羽
口５−２および３次羽口５−３がそれぞれ対応して取り
付けられている。このような構成を採ることによって、
竪型炉に特有の棚吊りや吹き抜け（特に、本発明方法の
ようにコークスを使用しない場合に生じ易い）の発生を
回避することができる。なお、支燃性ガスおよび補助燃
料を供給するための羽口は、上述した３段に限定され
ず、反応に必要な量を供給するため、必要に応じて各ゾ
ーンに複数段設け、全体として４段以上の複数段として
もよい。

【００４７】第１ゾーンでは下記の式で示した反応が
生じる。この反応は、第２ゾーンで形成され、降下して
きた炭化物（充填層）が１次羽口５−１から吹き込まれ
た支燃性ガス７−１により燃焼する反応で、炭化物は燃
焼ガス化し、２０００℃以上の高温のＣＯを主体とする
還元性ガスとなる。また、その顕熱で炭化物に含有され
ている灰分（無機酸化物）と金属類が溶融し、溶融スラ
グと溶融金属となる。なお、必要により１次羽口５−１
から補助燃料６−１を供給する。

【００４８】前記の還元性ガスは第２ゾーンに移行し、
溶融スラグと溶融金属は炉下部の排出口９から回収され
る。

【００４９】Ｃ＋１／２Ｏ₂ ＝ＣＯ ・・・ ここで、Ｃ ：第２ゾーンから供給される炭化物 Ｏ₂ ：１次羽口から吹き込まれた支燃性ガス中の酸素 なお、第２ゾーンで廃棄物を脱水・熱分解することによ
り炭化物の充填層とし、第１ゾーンでこの炭化物をガス
化、溶融する理由は、このように２段に分ける方が炭化
物の加熱促進、溶融スラグおよび溶融金属からの放熱ロ
スの抑制を効果的に行えるからである。

【００５０】この第１ゾーンでは、生成する還元性ガス
の顕熱で炭化物に含有されている灰分と金属類を完全に
溶融することが必要であるため、ガスの温度を２０００
℃以上に保つのが好ましい。そのために、支燃性ガス中
の酸素濃度を５０体積％（以下、ガスについての％は体
積％を意味する）以上とし、また、必要であれば補助燃
料を吹き込む。また、溶融スラグと溶融金属を炉下部の
排出口から詰まり等を生じさせず円滑に抽出するため
に、廃棄物の炉内への装入時に炉上から石灰石を同時に
装入するか、あるいは１次羽口から粉状の石灰石を造滓
材として吹き込み、スラグの粘度を下げるのが好まし
い。

【００５１】第２ゾーンでは、下記の式〜式で示し
た反応が生じる。式の反応は、廃棄物の脱水加熱で、
第１ゾーンから供給された高温の還元性ガスの顕熱によ
り行われる。また、この還元性ガスが２次羽口５−２か
ら吹き込まれた支燃性ガス７−２によりの反応式にし
たがって二次燃焼するときに生成する顕熱によっても行
われる。これにより、廃棄物中の有機物は式および
式にしたがい炭化物（ただし、式、式ではＣとして
表示）と炭化水素ガスに熱分解する。なお、必要により
２次羽口から補助燃料６−２を供給する。

【００５２】この工程で得られる炭化物は第１ゾーン
へ、炭化水素ガスは第３ゾーンへそれぞれ移行する。

【００５３】 Ｈ₂ Ｏ（liq ）＝Ｈ₂ Ｏ（gas ） ・・・ Ｃ_p Ｈ_q Ｏ_r ＝ｒ／２ＣＯ₂ ＋ｑ／ｎＣ_m Ｈ_n ＋（ｐ−ｒ／２−ｑｍ／ｎ）Ｃ ・・・ Ｃ_m Ｈ_n ＝ｎ／４ＣＨ₄ ＋｛ｍ−（ｎ／４）｝Ｃ ・・・ ＣＯ＋１／２Ｏ₂ ＝ＣＯ₂ ・・・ ここで、Ｈ₂ Ｏ（liq ）：廃棄物中の付着水分 Ｃ_p Ｈ_q Ｏ_r ：廃棄物中の有機物 Ｃ_m Ｈ_n ：廃棄物中の有機物の分解で生じた炭化水
素ガス Ｃ ：第１ゾーンに供給される炭化物 ＣＯ：第１ゾーンで炭化物が燃焼して生成したＣＯ Ｏ₂ ：２次羽口から吹き込まれた支燃性ガス中の酸素 この工程では、炉内へ装入する廃棄物に必要に応じて副
原料（例えば、石灰石、生石灰等）を加えて充填層を形
成させておく。つまり、廃棄物が比較的密に充填された
状態としておく。このような廃棄物の充填層とすること
により、その層内を高温のガスが通過する際の固・気体
間の接触時間が長くなり、熱効率が向上する。

【００５４】また、高温の還元性ガスを２次燃焼させる
理由は、式の二次燃焼熱を利用して加熱を促進し、熱
分解温度を８００〜１０００℃に制御するためである。
この二次燃焼熱は、前記式の燃焼熱（一次燃焼熱）に
比べて格段に大きく、廃棄物の脱水・熱分解に必要な熱
の補充に有効である。なお、この際、発生ガス量を少な
くして廃棄物の飛散を防止して顕熱ロスを抑制するとと
もに、発生ガスのカロリー低下を抑制するため、支燃性
ガス中の酸素濃度を５０％以上にするのが好ましい。

【００５５】第３ゾーンでは、下記の式および式で
示した反応が生じる。これらの反応は第２ゾーンから供
給される炭化水素ガスの熱分解反応（ガス改質反応）
で、ＣＯとＨ₂ を主成分とするガス（エネルギーガス）
が得られる。これらの反応は３次羽口５−３から吹き込
まれる支燃性ガス７−３との反応により進行する。な
お、必要により３次羽口から補助燃料６−３を供給す
る。

【００５６】 Ｃ_m Ｈ_n ＋ｍ／２Ｏ₂ ＝ｍＣＯ＋ｎ／２Ｈ₂ ・・・ ＣＨ₄ ＋１／２Ｏ₂ ＝ＣＯ＋２Ｈ₂ ・・・ ここで、Ｃ_m Ｈ_n ：第２ゾーンで廃棄物が熱分解して生
成した炭化水素ガス ＣＨ₄ ：第２ゾーンでＣ_m Ｈ_n が熱分解して生成した
メタンガス Ｏ₂ ：３次羽口から吹き込まれた支燃性ガス中の酸
素 この第３ゾーンでの反応はフリーボード１６部で行われ
るが、このような空洞部で反応を行わせる理由は、気体
間の反応であるガス改質反応を円滑に進めるためであ
る。空洞内の雰囲気温度を８００〜１０００℃に制御す
ると、改質反応が充分に進行するので好ましい。

【００５７】支燃性ガス中の酸素濃度は５０％以上とす
るのが好ましい。これは、回収されるガスのカロリーを
高めて次工程の発電等の用途に利用し易くするためであ
る。さらに、ダイオキシン類やその前駆体の生成を抑制
するために、ガスの温度は５００℃以上とするのが好ま
しい。

【００５８】以上述べたように、（２）の発明の廃棄物
のガス化溶融方法では、上記第１ゾーン〜第３ゾーンで
の反応により、ＣＯとＨ₂ を主成分とするエネルギーガ
スと、溶融スラグおよび溶融金属を回収する。そのた
め、１次〜３次の３段の羽口が必要となる。

【００５９】さらに、各段の羽口がそれぞれ独立して支
燃性ガスおよび補助燃料を吹き込むことができるもので
なければならない。その理由は、以下のとおりである。

【００６０】まず、１次羽口の場合、式の反応に関与
するＣ（炭化物）の量は、式および式で表される反
応の進行度合いによって変化する。また、廃棄物の種類
が変化すれば、自ずと式および式で表される反応の
生成物量も変化する。したがって、１次羽口から吹き込
む支燃性ガスの量は他の工程とは独立して定め得るもの
としておかなければならない。必要に応じて供給する補
助燃料についても同様である。

【００６１】次に、２次羽口から吹き込む支燃性ガス量
は、反応式で決まり、式のＣＯ量は反応式で決ま
ってくるので、見掛け上１次羽口から吹き込む支燃性ガ
ス量と連動していると見なされる。しかし、実際は反応
式で生成するＣＯガスをすべて２次燃焼させる必要は
なく、第２ゾーンでは、少なくとも廃棄物中の付着水分
の脱水加熱と廃棄物中の有機物の熱分解に必要な熱を加
え、さらに第２ゾーンの雰囲気温度を８００〜１０００
℃に保つために必要な熱を加えるだけでよい。したがっ
て、２次羽口からの支燃性ガス量は、廃棄物に含まれる
成分によって大きく変化する。すなわち、２次羽口から
吹き込む支燃性ガスの量も独自に定め得るものとしてお
かなければならない。補助燃料についても同様である。

【００６２】３次羽口から吹き込む支燃性ガス量は反応
式およびで決まる。この場合も廃棄物中の含有成分
によってＣ_m Ｈ_n とＣＨ₄ の生成量が変化するので、３
次羽口から吹き込む支燃性ガス量についても独自に定め
得るものとしておかなければならない。なお、補助燃料
についても同様である。

【００６３】先に述べた（１）の発明のガス化溶融炉に
おいて、羽口を３段に分けて設け、しかもそれぞれ独立
して支燃性ガスおよび補助燃料を吹き込むことができる
こととしたのは上記の理由によるものである。

【００６４】支燃性ガスの吹き込み量と必要により供給
する補助燃料の量は以下のようにして定める。

【００６５】処理の対象が例えば異種の廃棄物が混在し
た一般廃棄物のような場合、通常は炉内に装入する前に
成分分析を行うことはしないので、炉内では未知の成分
が燃焼し、あるいは熱分解することになり、生成ガス量
およびその含有成分を予測することは実際上不可能であ
る。

【００６６】このような条件下では、装入した廃棄物の
レベル（原料層頂レベル）を逐次計測する。これによっ
て、炉内の充填層（廃棄物の充填層および炭化物の充填
層）の厚みの変化を間接的に把握することができる。す
なわち、第１ゾーンで形成される炭化物の充填層は燃焼
量が多いほど荷下がりが進み、原料層頂レベルが下が
る。したがって、事前に経験的に所定の原料層頂レベル
を決めておき、その後の原料層頂レベルの上下変動に基
づいて１次羽口からの支燃性ガスと、必要により供給す
る補助燃料の吹き込み量を決定すればよい。なお、使用
する原料層頂レベル計としては、製鉄分野の高炉内部の
原料層頂レベル計として知られているサウンジングデバ
イスが好適である。

【００６７】ところで、第１ゾーンで形成される炭化物
の充填層の上には、第２ゾーンで形成される廃棄物の充
填層が存在するので、計測される原料層頂レベルは、第
１ゾーンと第２ゾーンにおけるそれぞれの変化量の合計
として表れる。したがって、第１ゾーンと第２ゾーンに
おける変化量を区別する必要があるが、第２ゾーンにお
ける反応の変化は、第２ゾーンの温度変化を逐次計測す
ることにより間接的に把握できる。すなわち、第２ゾー
ンでは、少なくとも廃棄物中の付着水分の脱水加熱と廃
棄物中の有機物の熱分解に必要な熱を加え、さらに第２
ゾーンの雰囲気温度を８００〜１０００℃に保つために
必要な熱を加えるだけでよいので、第２ゾーンの領域内
にある廃棄物の温度変化を逐次計測し、それが低下すれ
ば熱不足と判断し、２次羽口からの支燃性ガス量を増加
して２次燃焼させるＣＯ量（反応式で生成するＣＯの
うち２次燃焼させる量）を上げてやる。逆に、温度が上
昇すれば熱的に余裕があると判断できるので、２次羽口
からの支燃性ガス量を減少させて２次燃焼させるＣＯ量
を下げてやればよい。なお、前記の廃棄物の温度変化は
第２ゾーンの温度変化をもってそれとみなすことがで
き、第２ゾーンの温度変化は、例えば、第２ゾーンの内
張り煉瓦表面に熱電対を設置し、その表面温度を測定す
ることにより求めることができる。

【００６８】このように、原料層頂レベル計によるレベ
ル値および第２ゾーンの内張り煉瓦の表面温度を逐次計
測することにより、第１ゾーンおよび第２ゾーンの支燃
性ガスと必要により供給する補助燃料の吹き込み量をそ
れぞれ独自に決定することができる。

【００６９】第３ゾーンでは、第２ゾーン出口（フリー
ボード側）の雰囲気温度を８００〜１０００℃に保て
ば、排ガス中の炭化水素、特に配管閉塞等のトラブルの
原因となるタールのような炭素数が５以上の炭化水素
（Ｃm Ｈn ：m ≧５）をすべて分解できる。したがっ
て、第３ゾーンのフリーボード空間内に温度計を設置し
てその温度を逐次計測し、温度が８００℃よりも低下し
たときは、３次羽口から支燃性ガスと必要によっては補
助燃料を吹き込めばよい。特に、廃棄物を炉内に装入し
た直後は、第２ゾーンの原料層頂および第３ゾーンのフ
リーボードにおける温度が急激に下がるので、第２ゾー
ンおよび第３ゾーンの温度から判断して、生成する炭化
水素（Ｃm Ｈn ：m ≧５）を分解するために、支燃性ガ
スと必要により補助燃料の吹き込みを実施するのが効果
的である。

【００７０】上記（２）の発明の廃棄物のガス化溶融方
法によれば、高価なコークスを使用せずに、廃棄物のガ
ス化溶融、脱水・熱分解およびガス改質の一連の工程を
１炉で実施し、かつタール等が含まれない清浄な排ガス
とすることができる。

【００７１】図２は、上記（３）の発明の廃棄物のガス
化溶融炉の一例の構成を示す概略縦断面図である。

【００７２】図示するように、廃棄物ガス化溶融炉１
は、上部に廃棄物を装入するための廃棄物装入口１１−
１と生成するエネルギーガスおよびエネルギーガスに随
伴されるダストを排出するためのガス排出口３−１を有
している。廃棄物装入口１１−１には、ホッパー１１−
２およびプッシャー１０が取り付けられ、また、ガス排
出口３−１には、エネルギーガスおよびダスト（図では
排ガス４と表示）を回収するためのホットサイクロン
（ダスト回収手段）２５がガス排出ダクト３−２を介し
てが取り付けられている。エネルギーガスおよびダスト
はホットサイクロン２５を通過してエネルギーガス２６
とダスト２７に分離される。なお、ダスト回収手段とし
ては、ホットサイクロンが安価であって経済性に優れ好
適であるが、他に、バグフィルター等の除塵装置を用い
てもよい。

【００７３】炉下部には溶融スラグおよび溶融金属１３
を排出するためのスラグ排出口９が設けられている。

【００７４】ガス排出口３−１と溶融スラグおよび溶融
金属の排出口９の間には、それぞれ独立して支燃性ガス
および補助燃料を吹き込むことができる高さ方向に３段
に分かれた羽口が設けられている。これは前記の図１に
示した廃棄物ガス化溶融炉の場合と同様で、炉の下方か
ら順に、廃棄物を脱水加熱し、熱分解させることにより
生成する炭化物を主体とする充填層１４に支燃性ガス７
−１および補助燃料６−１を吹き込むための羽口（下段
の羽口で、以下、「１次羽口５−１」という）と、装入
された状態の廃棄物を主体とする充填層１５に支燃性ガ
ス７−２および補助燃料６−２を吹き込むための羽口
（中段の羽口で、以下、「２次羽口５−２」という）
と、フリーボード１６に支燃性ガス７−３および補助燃
料６−３を吹き込むための羽口（上段の羽口で、以下、
「３次羽口５−３」という）である。なお、支燃性ガス
とは、純酸素、または酸素を含有するガスであり、補助
燃料とは、微粉炭等の固体燃料、重油等の液体燃料、天
然ガス等の気体燃料である。また、廃棄物を主体とする
充填層１５は、溶融スラグと溶融金属の粘度を下げてス
ムーズに炉下部の排出口９から排出すべく廃棄物と同時
に石灰石を装入するため、一部石灰石が混在したもので
ある。

【００７５】さらに、この廃棄物ガス化溶融炉１の上部
には、支燃性ガス２２と必要に応じて補助燃料２３を吹
き込むことができる上吹ランス２４−１と、このランス
２４−１を昇降させるためのランス昇降装置２４−２が
設けられている。

【００７６】上記のガス化溶融炉では、廃棄物装入口１
１−１が２次羽口５−２と３次羽口５−３の間に取り付
けられているが、この位置に限定されることはなく、前
記の図１に示したガス化溶融炉の場合のように、３次羽
口５−３の上に取り付けられていてもよい。ただ、この
例のように２次羽口５−２と３次羽口５−３の間に取り
付けられている方が、第３ゾーンで改質した後のクリー
ンなガスが落下してくる廃棄物と衝突し合うことがな
く、クリーンガスの汚染や廃棄物の飛散が少ないので、
望ましい。

【００７７】また、この例では、ガス排出口３−１と溶
融スラグおよび溶融金属の排出口９の間に３段に分かれ
た羽口が設けられているが、この羽口は、廃棄物が脱水
加熱され熱分解して生成した炭化物を燃焼、ガス化する
ための羽口、すなわち、炉内の第１ゾーンに取り付けら
れた１次羽口を含めて少なくとも１段設けられていれば
よい。１段とした場合は上記の上吹ランス２４−１を用
いるが、これについては、後述する実施例で説明する。

【００７８】さらに、このガス化溶融炉においては、前
記の図１に示した廃棄物ガス化溶融炉の場合と同様、炉
上部に、炉内に装入された廃棄物のレベル（原料層頂レ
ベル）を計測するためのサウンジングデバイス１７が設
けられている。また、炉側壁には、中段の羽口（２次羽
口５−２）近傍の温度を計測するための熱電対２０と、
炉の上方部の雰囲気ガスの温度（すなわち、フリーボー
ド空間の排ガス温度）を計測するための熱電対２１、な
らびにそれら熱電対の信号を温度に変換する温度変換器
１９が取り付けられている。なお、中段の羽口（２次羽
口５−２）近傍の温度とは、２次羽口５−２に対応する
第２ゾーンの温度をいう。

【００７９】このガス化溶融炉において、サウンジング
デバイスを設け、さらに、炉側壁の所定の部位に熱電対
を取り付けた理由は、図１に示した廃棄物ガス化溶融炉
の場合と同様である。

【００８０】上記のように、このガス化溶融炉も、竪型
の、１炉方式のガス化溶融炉で、設備の簡素化と設備費
の低減を図ることができ、また、炉体からの熱損失を抑
制する上からも好ましい方式である。さらに、このガス
化溶融炉を用いれば、以下に述べるように、廃棄物中に
含まれる水銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐ
ｂ）等の有害な低沸点重金属類をダストとして回収する
ことができる。

【００８１】（４）の発明の廃棄物のガス化溶融方法
は、上記（３）の発明のガス化溶融炉を用いて行う廃棄
物のガス化溶融方法である。以下、上記の図２に示した
ガス化溶融炉を用いる場合について説明する。

【００８２】まず、上記（２）の発明のガス化溶融方法
を実施する場合と同様、廃棄物をホッパー１１−２に投
入し、プッシャー１０で押し込んで廃棄物装入口１１−
１から炉内へ装入する。次いで、以下に詳述する第１ゾ
ーン〜第３ゾーンでの反応により、ＣＯとＨ2 を主成分
とするエネルギーガスを回収するのであるが、このと
き、低沸点重金属類を含むダストをエネルギーガスとと
もに炉上部に設けられたガス排出口３−１から回収す
る。また、得られる溶融スラグおよび溶融金属を炉下部
に設けられた溶融スラグおよび溶融金属の排出口９から
回収する。

【００８３】炉内は、前記の（２）の発明のガス化溶融
方法の場合と同様、生じる反応に応じて三つの領域、す
なわち、炉下部から順に炭化物のガス化、溶融が生じる
領域（第１ゾーン１４）、廃棄物の脱水・熱分解と低沸
点重金属類のガス化が生じる領域（第２ゾーン１５）お
よびガスの改質が進行する領域であってこのガスに随伴
させて炉外に排出させる低沸点重金属類を含むダストが
存在する領域（第３ゾーン１６）に分割されている（図
２参照）。その各々のゾーンに、反応のために必要な支
燃性ガスおよび補助燃料を独立して吹き込める上記の１
次羽口５−１、２次羽口５−２、３次羽口５−３がそれ
ぞれ対応して取り付けられ、さらに、上吹ランス２４−
１が取り付けられている。このような構成を採ることに
よって、廃棄物に含まれる有機物を効率的にガス化して
燃料として使用できるエネルギーガスを回収し、さらに
これら廃棄物に含まれる低沸点重金属類を効率的にダス
トとして回収するとともに、これら廃棄物に含まれる灰
分と有価金属類を効率的にそれぞれ溶融スラグと溶融金
属として回収することが可能となる。また、竪型炉に特
有の棚吊りや吹き抜けの発生を回避することができる。

【００８４】第１ゾーンでは、前記の（２）の発明のガ
ス化溶融方法の場合と同様、下記の式で示した反応が
生じる。この反応は、第２ゾーンで形成され、降下して
きた炭化物（充填層）が１次羽口５−１から吹き込まれ
た支燃性ガス７−１により燃焼する反応で、炭化物は燃
焼、ガス化し、２０００℃以上の高温のＣＯを主体とす
る還元性ガスとなる。また、その顕熱で炭化物に含有さ
れている灰分（無機酸化物）と有価金属類が溶融し、溶
融スラグと溶融金属となる。なお、必要により１次羽口
５−１から補助燃料６−１を供給する。

【００８５】前記の還元性ガスは第２ゾーンに移行し、
溶融スラグと溶融金属は炉下部の排出口９から回収され
る。

【００８６】Ｃ＋１／２Ｏ2 ＝ＣＯ ・・・ ここで、Ｃ ：第２ゾーンから供給される炭化物 Ｏ2 ：１次羽口から吹き込まれた支燃性ガス中の酸素 なお、第２ゾーンで廃棄物を脱水・熱分解することによ
り炭化物の充填層とし、第１ゾーンでこの炭化物をガス
化、溶融するのは、前記と同様、このように２段に分け
る方が炭化物の加熱促進、溶融スラグおよび溶融金属か
らの放熱ロスの抑制を効果的に行えるからである。

【００８７】この第１ゾーンでは、生成する還元性ガス
の顕熱で炭化物に含有されている灰分と有価金属類を完
全に溶融することが必要であるため、ガスの温度を２０
００℃以上に保つのが好ましい。そのために、支燃性ガ
ス中の酸素濃度を５０％以上とし、必要であれば補助燃
料を吹き込む。また、溶融スラグと溶融金属を炉下部の
排出口から詰まり等を生じさせず円滑に排出させるため
に、廃棄物の炉内への装入時に炉上から石灰石を同時に
装入するか、あるいは１次羽口から粉状の石灰石を造滓
材として吹き込み、スラグの粘度を下げるのが好まし
い。

【００８８】第２ゾーンでは、前記の（２）の発明のガ
ス化溶融方法の場合と同様に、下記の式〜式で示し
た反応が生じるが、さらに、後述するように、廃棄物中
に含まれる塩素のガス化、および低沸点重金属類のガス
化ないしは塩素との反応が生じる。

【００８９】 Ｈ2 Ｏ（liq ）＝Ｈ2 Ｏ（gas ） ・・・ Ｃp Ｈq Ｏr ＝ｒ／２ＣＯ2 ＋ｑ／ｎＣm Ｈn ＋（ｐ−ｒ／２−ｑｍ／ｎ）Ｃ ・・・ Ｃm Ｈn ＝ｎ／４ＣＨ4 ＋｛ｍ−（ｎ／４）｝Ｃ ・・・ ＣＯ＋１／２Ｏ2 ＝ＣＯ2 ・・・ ここで、Ｈ2 Ｏ（liq ）：廃棄物中の付着水分 Ｃp Ｈq Ｏr ：廃棄物中の有機物 Ｃm Ｈn ：廃棄物中の有機物の分解で生じた炭化水
素ガス Ｃ ：第１ゾーンに供給される炭化物 ＣＯ：第１ゾーンで炭化物が燃焼して生成したＣＯ Ｏ2 ：２次羽口および／または上吹ランスから吹き込ま
れた支燃性ガス中の酸素 式の反応は、廃棄物の脱水加熱で、第１ゾーンから供
給された高温の還元性ガスの顕熱により行われる。ま
た、この還元性ガスが、２次羽口５−２から吹き込まれ
た支燃性ガス７−２および／または上吹ランス２４−１
から吹き込まれた支燃性ガス２２によりの反応式にし
たがって二次燃焼するときに生成する顕熱によっても行
われる。これにより、廃棄物中の有機物は式および
式にしたがい炭化物（ただし、式、式ではＣとして
表示）と炭化水素ガスに熱分解する。なお、必要により
２次羽口および／または上吹ランスから補助燃料を供給
する。

【００９０】支燃性ガスの吹き込みは、２次羽口のみま
たは上吹ランスのみを用いて行ってもよく、それによっ
て式の廃棄物の脱水加熱は可能である。しかし、２次
羽口および上吹ランスを同時に使用すれば、支燃性ガス
を第２ゾーンに万遍なく均一に吹き込めるので、廃棄物
の脱水加熱を効率的に行わせることができる。

【００９１】この工程で得られる炭化物は第１ゾーン
へ、炭化水素ガスは第３ゾーンへそれぞれ移行する。

【００９２】第２ゾーンでは、さらに、第１ゾーンから
供給された高温の還元性ガスの顕熱により、あるいはそ
れに加えて、の反応式にしたがって二次燃焼するとき
に生成する顕熱により下記の−１式〜−３式で示し
た反応が生じる。前述した廃棄物中に含まれる塩素のガ
ス化および低沸点重金属のガス化ないしは塩素との反応
である。すなわち、廃棄物中に含まれる塩素は、−１
および−２式のようにガス化して、塩素ガスおよび塩
化水素ガスを生成する。一方、廃棄物中の低沸点重金属
は、−１式により単体のままでガス化するか、あるい
は−２および−３式のように低沸点重金属の塩化物
を生成する。なお、塩化物になると、一般的に非常に蒸
発し易くなる。

【００９３】 ２Ｃｌ＝Ｃｌ2（gas ） ・・・−１ ２Ｃｌ＋Ｈ2 Ｏ（gas ）＝２ＨＣｌ（gas ） ・・・−２ Ｍ＝Ｍ（gas ） ・・・−１ Ｍ（gas ）＋Ｃｌ2（gas ）＝ＭＣｌ2（gas ） ・・・−２ Ｍ（gas ）＋２ＨＣｌ（gas ）＝ＭＣｌ2（gas ）＋Ｈ2 ・・・−３ ここで、Ｃｌ：廃棄物中の塩素 Ｍ：廃棄物中の低沸点重金属（例えば、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｐ
ｂ等） Ｍ（gas ）：低沸点重金属のガス化生成物 ＭＣｌ2（gas ）：低沸点重金属の塩化物 この工程では、前記の（２）の発明のガス化溶融方法の
場合と同様に、炉内へ装入する廃棄物に必要に応じて副
原料（例えば、石灰石、生石灰等）を加えて充填層を形
成させておく。つまり、廃棄物が比較的密に充填された
状態としておく。このような廃棄物の充填層とすること
により、その層内を高温のガスが通過する際の固・気体
間の接触時間が長くなり、熱効率が向上する。

【００９４】また、高温の還元性ガスを二次燃焼させる
のは、式の二次燃焼熱を利用して加熱を促進し、有機
物の熱分解温度を８００〜１４００℃に制御するととも
に、低沸点重金属をガス化するためである。

【００９５】熱分解温度を８００〜１４００℃とするの
は、有機物の熱分解によるガス化を促進し、低沸点重金
属のガス化を完全に行わせるためである。この二次燃焼
熱は、前記式の燃焼熱（一次燃焼熱）に比べて格段に
大きいので、廃棄物の脱水・熱分解および低沸点重金属
のガス化に必要な熱を十分に補充することができる。な
お、この際、発生ガス量を少なくして顕熱ロスを抑制す
るとともに、発生ガスのカロリー低下を抑制するため、
支燃性ガス中の酸素濃度を５０％以上にするのが好まし
い。また、発生ガス量を少なくすると、廃棄物の飛散を
防止してダストに含まれる低沸点重金属の濃度を高める
ことができるので、そのためにも、支燃性ガス中の酸素
濃度を５０％以上にするのが好ましい。

【００９６】第３ゾーンでは、前記の（２）の発明のガ
ス化溶融方法の場合と同様に、下記の式および式で
示した反応が生じる。

【００９７】 Ｃm Ｈn ＋ｍ／２Ｏ2 ＝ｍＣＯ＋ｎ／２Ｈ2 ・・・ ＣＨ4 ＋１／２Ｏ2 ＝ＣＯ＋２Ｈ2 ・・・ ここで、Ｃm Ｈn ：第２ゾーンで廃棄物が熱分解して生
成した炭化水素ガス ＣＨ4 ：第２ゾーンでＣm Ｈn が熱分解して生成した
メタンガス Ｏ2 ：３次羽口および／または上吹ランスから吹き
込まれた支燃性ガス中の酸素 これらの反応は第２ゾーンから供給される炭化水素ガス
の熱分解反応（ガス改質反応）で、ＣＯとＨ2 を主成分
とするガス（エネルギーガス）が得られる。これらの反
応は３次羽口５−３から吹き込まれる支燃性ガス７−３
および／または上吹ランス２４−１から吹き込まれる支
燃性ガス２２との反応により進行する。なお、必要によ
り３次羽口および／または上吹ランスから補助燃料を供
給する。

【００９８】支燃性ガスの吹き込みは、３次羽口のみま
たは上吹ランスのみを用いて行ってもよく、それによっ
て上記の式および式で示した反応を生じさせること
は可能である。しかし、３次羽口および上吹ランスを同
時に使用すれば、支燃性ガスを第３ゾーンのフリーボー
ドに万遍なく均一に吹き込めるので、式および式で
示した反応を効率的に行わせることができる。

【００９９】この第３ゾーンでの反応はフリーボード１
６部で行われるが、このような空洞部で反応を行わせる
理由は、気体間の反応であるガス改質反応を円滑に進め
るためである。空洞内の雰囲気温度を８００〜１４００
℃に制御すると、改質反応が充分に進行するので好まし
い。さらに望ましくは、１０００〜１２００℃である。

【０１００】また、ダイオキシン類やその前駆体といわ
れるクロロベンゼン、クロロフェノール等の生成を抑制
するという観点からは、雰囲気温度は５００℃以上とす
るのが好ましく、さらに、ダイオキシン類やクロロベン
ゼン、クロロフェノール等を完全に分解するために、９
００℃以上とするのが一層望ましい。

【０１０１】支燃性ガス中の酸素濃度は５０％以上とす
るのが好ましい。これは、回収されるガスのカロリーを
高めて次工程の発電等の用途に利用し易くするためであ
る。

【０１０２】上述した例では、各ゾーンに対応する３段
の羽口と上吹ランスが設けられたガス化溶融炉を用いて
いるが、前記のように、羽口は少なくとも１段設けられ
ていればよい。第２ゾーンおよび第３ゾーンへの支燃性
ガスおよび補助燃焼の供給は上吹ランスにより行えるの
で、第１ゾーンに対応する部位に１段の羽口が取り付け
られていればよいからである。

【０１０３】以上述べたように、（４）の発明の廃棄物
のガス化溶融方法では、上記第１ゾーン〜第３ゾーンで
の反応により、ＣＯとＨ2 を主成分とするエネルギーガ
スおよび低沸点重金属類を含むダストと、溶融スラグお
よび溶融金属を回収する。そのため、少なくとも１段の
羽口および上吹ランスが必要となる。

【０１０４】さらに、少なくとも１段の羽口および上吹
ランスがそれぞれ独立して支燃性ガスおよび補助燃料を
吹き込むことができるものでなければならない。その理
由は、以下のとおりである。なお、羽口は各ゾーンに取
り付けられているとして説明する。

【０１０５】まず、１次羽口の場合は、前記の（２）の
発明のガス化溶融方法の場合と同様である。すなわち、
式の反応に関与するＣ（炭化物）の量は、式および
式で表される反応の進行度合いによって変化する。ま
た、廃棄物の種類が変化すれば、自ずと式および式
で表される反応の生成物量も変化する。したがって、１
次羽口から吹き込む支燃性ガスの量は他の工程とは独立
して定め得るものとしておかなければならない。必要に
応じて供給する補助燃料についても同様である。

【０１０６】次に、２次羽口および／または上吹ランス
から吹き込む支燃性ガス量は、反応式で決まり、式
のＣＯ量は反応式で決まってくるので、見掛け上１次
羽口から吹き込む支燃性ガス量と連動していると見なさ
れる。しかし、実際は反応式で生成するＣＯガスをす
べて２次燃焼させる必要はなく、第２ゾーンでは、少な
くとも廃棄物中の付着水分の脱水加熱および廃棄物中の
有機物の熱分解と、低沸点重金属のガス化に必要な熱を
加え、さらに第２ゾーンの雰囲気温度を８００〜１４０
０℃に保つために必要な熱を加えるだけでよい。したが
って、２次羽口および／または上吹ランスからの支燃性
ガス量は、廃棄物に含まれる成分によって大きく変化す
る。すなわち、２次羽口および／または上吹ランスから
吹き込む支燃性ガスの量も独自に定め得るものとしてお
かなければならない。補助燃料についても同様である。

【０１０７】２次羽口および上吹ランスから吹き込む支
燃性ガスまたは補助燃料の比率は、それぞれ次式の範囲
とするのが好ましい。この範囲から外れ、一方が少な過
ぎても多過ぎても相乗効果を発揮させることができない
からである。

【０１０８】

【数１】

【０１０９】３次羽口および／または上吹ランスから吹
き込む支燃性ガス量は反応式およびで決まる。この
場合も廃棄物中の含有成分によってＣm Ｈn とＣＨ4 の
生成量が変化するので、３次羽口および／または上吹ラ
ンスから吹き込む支燃性ガス量についても独自に定め得
るものとしておかなければならない。なお、補助燃料に
ついても同様である。

【０１１０】３次羽口および上吹ランスから吹き込む支
燃性ガスまたは補助燃料の比率は、上記の２次羽口およ
び上吹ランスの場合と同様、それぞれ次式の範囲とする
のが好ましい。この範囲から外れ、一方が少な過ぎても
多過ぎても相乗効果を発揮させることができないからで
ある。

【０１１１】

【数２】

【０１１２】支燃性ガスの吹き込み量と必要により供給
する補助燃料の量は以下のようにして定める。なお、基
本的には、前記の（２）の発明のガス化溶融方法の場合
と同様である。

【０１１３】処理の対象が例えば異種の廃棄物が混在し
た一般廃棄物のような場合、通常は炉内に装入する前に
成分分析を行うことはしないので、炉内では未知の成分
が燃焼し、あるいは熱分解することになり、生成ガス量
およびその含有成分を予測することは実際上不可能であ
る。

【０１１４】このような条件下では、装入した廃棄物の
レベル（原料層頂レベル）を逐次計測する。これによっ
て、炉内の充填層（廃棄物の充填層および炭化物の充填
層）の厚みの変化を間接的に把握することができる。す
なわち、第１ゾーンで形成される炭化物の充填層は燃焼
量が多いほど荷下がりが進み、原料層頂レベルが下が
る。したがって、事前に経験的に所定の原料層頂レベル
を決めておき、その後の原料層頂レベルの上下変動に基
づいて１次羽口からの支燃性ガスと、必要により供給す
る補助燃料の吹き込み量を決定すればよい。なお、使用
する原料層頂レベル計としては、製鉄分野の高炉内部の
原料層頂レベル計として知られているサウンジングデバ
イスが好適であるが、ＲＩ（ラジオアイソトープ）方式
等も一般的に有効な方法として知られており、この方式
を適用することもできる。

【０１１５】ところで、第１ゾーンで形成される炭化物
の充填層の上には、第２ゾーンで形成される廃棄物の充
填層が存在するので、計測される原料層頂レベルは、第
１ゾーンと第２ゾーンにおけるそれぞれの変化量の合計
として表れる。したがって、第１ゾーンと第２ゾーンに
おける変化量を区別する必要があるが、第２ゾーンにお
ける反応の変化は、第２ゾーンの温度変化を逐次計測す
ることにより間接的に把握できる。すなわち、第２ゾー
ンでは、少なくとも廃棄物中の付着水分の脱水加熱、廃
棄物中の有機物の熱分解および低沸点重金属のガス化に
必要な熱を加え、さらに第２ゾーンの雰囲気温度を８０
０〜１４００℃に保つために必要な熱を加えるだけでよ
いので、第２ゾーンの領域内にある廃棄物の温度変化を
逐次計測し、それが低下すれば熱不足と判断し、２次羽
口および／または上吹ランスからの支燃性ガス量を増加
して２次燃焼させるＣＯ量（反応式で生成するＣＯの
うち２次燃焼させる量）を上げてやる。逆に、温度が上
昇すれば熱的に余裕があると判断できるので、２次羽口
および／または上吹ランスからの支燃性ガス量を減少さ
せて２次燃焼させるＣＯ量を下げてやればよい。なお、
前記の廃棄物の温度変化は第２ゾーンの温度変化をもっ
てそれとみなすことができ、第２ゾーンの温度変化は、
例えば、第２ゾーンの内張り煉瓦表面に熱電対を設置
し、その表面温度を測定することにより求めることがで
きる。

【０１１６】このように、原料層頂レベル計によるレベ
ル値および第２ゾーンの内張り煉瓦の表面温度を逐次計
測することにより、第１ゾーンおよび第２ゾーンの支燃
性ガスと必要により供給する補助燃料の吹き込み量をそ
れぞれ独自に決定することができる。

【０１１７】第３ゾーンでは、第２ゾーン出口（フリー
ボード側）の雰囲気温度を８００〜１４００℃に保て
ば、排ガス中の炭化水素、特に配管閉塞等のトラブルの
原因となるタールのような炭素数が５以上の炭化水素
（Ｃm Ｈn ：m ≧５）をすべて分解できる。またダイオ
キシン類やその前駆体といわれるクロロベンゼン、クロ
ロフェノール等の完全分解のために必要である。したが
って、第３ゾーンのフリーボード空間内に温度計を設置
してその温度を逐次計測し、温度が８００℃よりも低下
したときは、３次羽口および／または上吹ランスから支
燃性ガスと必要によっては補助燃料を吹き込めばよい。
特に、廃棄物を炉内に装入した直後は、第２ゾーンの原
料層頂および第３ゾーンのフリーボードにおける温度が
急激に下がるので、第２ゾーンおよび第３ゾーンの温度
から判断して、生成する炭化水素（Ｃm Ｈn ：m ≧５）
やダイオキシン類を分解するために、支燃性ガスと必要
により補助燃料の吹き込みを実施するのが効果的であ
る。

【０１１８】上記（４）の発明のガス化溶融方法によれ
ば、高価なコークスを使用せずに、廃棄物のガス化溶
融、脱水・熱分解およびガス改質の一連の工程を１炉で
実施し、かつタールやダイオキシン類等が含まれない清
浄な排ガスとすることができる。なお、排ガス中には低
沸点重金属を含むダストが含まれているが、炉外に設け
たホットサイクロン等の除塵装置（ダスト回収手段）に
よって、それらダストとエネルギーガスとを分離するこ
とができる。

【０１１９】ホットサイクロンでも捕集困難な微細ダス
トの捕集には、水による洗浄処理が効果的である。ホッ
トサイクロンあるいは水処理によって分離回収されたダ
ストは低沸点重金属類を含むので、アルカリあるいは酸
による処理工程を経て濃縮することが可能である。これ
らホットサイクロンによる処理ならびに水による洗浄処
理については、公知の技術が適用できる。

【０１２０】（５）の発明の廃棄物のガス化溶融方法
は、前記（２）に記載のガス化溶融方法において、ガス
化溶融炉の第３ゾーンに、回収したエネルギーガスの一
部をそのままリサイクルガスとして吹き込むか、または
その吹き込むエネルギーガスの少なくとも一部を燃焼さ
せてＣＯ2 、Ｈ2 Ｏを生成させ、ＣＯ2 およびＨ2 Ｏ、
またはそれらのいずれか一方を含有させたガスをリサイ
クルガスとして吹き込むか、または、これらのリサイク
ルガスと酸素の混合ガスを吹き込む方法である。

【０１２１】図３は、この発明を実施するための廃棄物
のガス化溶融炉の一例の構成を示す図である。このガス
化溶融炉は前記の図１に示したガス化溶融炉と同じ構成
を有しているが、図示するように、第３ゾーンに吹き込
むエネルギーガス（炉から排出される排ガスでもある）
の少なくとも一部を燃焼させるための排ガス燃焼室２８
と、フリーボード１６に支燃性ガス７−３および補助燃
料６−３を吹き込むとともに、回収したエネルギーガス
の一部をリサイクルガスとして吹き込むための３次羽口
５−３とを備えている。

【０１２２】このガス化溶融炉を用いて（５）の発明の
方法を実施するには、（２）の発明のガス化溶融方法を
実施する場合と同様、まず、廃棄物をホッパー１１に投
入し、プッシャー１０で押し込んで廃棄物装入口１１−
１から炉内へ装入する。次いで、ガス化溶融炉内の第１
ゾーン〜第３ゾーンでの反応により、ＣＯとＨ2 を主成
分とするエネルギーガスと、溶融スラグおよび溶融金属
とし、前者を炉上部に設けられたガス排出口３−１から
回収するのであるが、このとき、回収したエネルギーガ
ス（排ガス）の一部をリサイクルガス７−４または７−
５としてガス化溶融炉の第３ゾーンに吹き込む。溶融ス
ラグおよび溶融金属は炉下部に設けられた排出口９から
回収する。

【０１２３】第１ゾーンおよび第２ゾーンにおける反応
は（２）の発明のガス化溶融方法を実施する場合と同じ
である。

【０１２４】しかし、第３ゾーンでは、前記の式およ
び式で示した反応が生じるとともに、リサイクルガ
ス、またはリサイクルガスと酸素の混合ガスを吹き込ん
でいるので、下記の−２、−２、−３および−
３の反応が生じる。なお、リサイクルガスとは、前記の
ように、回収したエネルギーガスそのもの、もしくはそ
の少なくとも一部を燃焼させてＣＯ2 、Ｈ2 Ｏを生成さ
せ、ＣＯ2 およびＨ2 Ｏ、またはそれらのいずれか一方
を含有させたガスをいう。

【０１２５】 Ｃm Ｈn ＋ｍ／２Ｏ2 ＝ｍＣＯ＋ｎ／２Ｈ2 ・・・ ＣＨ4 ＋１／２Ｏ2 ＝ＣＯ＋２Ｈ2 ・・・ ここで、Ｃm Ｈn ：第２ゾーンで廃棄物が熱分解して生
成した炭化水素ガス ＣＨ4 ：第２ゾーンでＣm Ｈn が熱分解して生成した
メタンガス Ｏ2 ：３次羽口から吹き込まれた支燃性ガス中の酸
素 また、 Ｃm Ｈn ＋ｍＣＯ2 ＝２ｍＣＯ＋ｎ／２Ｈ2 ・・・−２ ＣＨ4 ＋ＣＯ2 ＝ ２ＣＯ＋２Ｈ2 ・・・−２ Ｃm Ｈn ＋ｍＨ2 Ｏ＝ｍＣＯ＋｛ｍ＋（ｎ／２）｝Ｈ2 ・・−３ ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ＋３Ｈ2 ・・・−３ ここで、ＣＯ2 ：３次羽口５−３から吹き込まれたリサ
イクルガス中のＣＯ2 （すなわち、第２ゾーンで生成し
たＣＯ2 、または、そのＣＯ2 と、エネルギーガスの少
なくとも一部の燃焼により生成したＣＯ2 ） Ｈ2 Ｏ：３次羽口５−３から吹き込まれたリサイクルガ
ス中のＨ2 Ｏ（すなわち、第２ゾーンで生成したＨ2
Ｏ、または、そのＨ2 Ｏと、エネルギーガスの少なくと
も一部の燃焼により生成したＨ2 Ｏ） すなわち、リサイクルガス、またはリサイクルガスと酸
素の混合ガスを吹き込むことによって、式および式
で示した反応に加えて、上記の−２から−３までの
反応が起こり、廃棄物の熱分解反応によって発生した炭
化水素ガス、特に沸点が高く常温では液体として存在す
る炭化水素ガスの熱分解反応が促進され、ＣＯおよびＨ
2 を主成分とするガス（エネルギーガス）へと改質され
る。

【０１２６】リサイクルガスとしては、図３に示したよ
うに、回収したエネルギーガスの一部をそのままリサイ
クルガス７−４として第３ゾーンに吹き込んでもよい
し、あるいはエネルギーガスの一部を排ガス燃焼室２８
へ導いてその少なくとも一部を燃焼させた後、リサイク
ルガス７−５として吹き込んでもよい。前者の方法を採
用する場合は、リサイクルガス中に第２ゾーンで生成し
たＣＯ2 およびＨ2 Ｏが含まれ、後者の方法を採用する
場合は、さらに排ガス燃焼室２８での燃焼により生じた
ＣＯ2 および／またはＨ2 Ｏも含まれ、これらの成分が
上記の−２から−３までの炭化水素ガスの熱分解反
応に寄与する。

【０１２７】さらに、リサイクルガスに酸素を加えた混
合ガスを第３ゾーンに吹き込んでもよい。この場合は、
リサイクルガスに含まれるＣＯ2 およびＨ2 Ｏによる炭
化水素ガスの熱分解に加え、酸素が多量に含まれている
ので、この酸素によって上記のおよびの反応が促進
され、炭化水素ガスの熱分解反応が一層促進される。

【０１２８】リサイクルガスに加える酸素の割合は特に
限定されないが、ＣＯ2 、Ｈ2 Ｏの生成を抑制するた
め、熱分解によって生成する炭化水素（Ｃm Ｈn ）のｍ
／２以下のモル量とするのが好ましい。

【０１２９】（６）の発明の廃棄物のガス化溶融方法
は、上記（５）の方法において、リサイクルガス、また
はリサイクルガスと酸素との混合ガスのガス化溶融炉内
への吹き込みを、図４に示すように、ガス化溶融炉１の
円周方向の接線に対する角度θを、０度＜θ＜９０度と
して設置した羽口５−３を用いて行う方法である。すな
わち、炉壁面に対して垂直方向に吹き込むのではなく、
斜め方向に吹き込むのである。

【０１３０】これによって、廃棄物の熱分解反応により
発生した炭化水素ガス、特に沸点が高く常温では液体と
して存在する炭化水素ガスと、炉内に吹き込まれるリサ
イクルガスとの混合が促進され、炭化水素ガスの分解反
応（ガス改質反応）が促進される。

【０１３１】上記（５）または（６）の廃棄物のガス化
溶融方法によれば、廃棄物の熱分解反応によって発生し
た炭化水素ガス、特に沸点が高く常温では液体として存
在する炭化水素ガスの熱分解反応が促進されるので、Ｃ
ＯおよびＨ2 を主成分とするガス（エネルギーガス）の
回収効率を高めることができる。

【０１３２】

【実施例】

（実施例１）前記の図１に示した構成を有する竪型炉を
用い、廃棄物のガス化溶融試験を行った。なお、竪型炉
の各部の寸法、羽口その他取り付け部品の数量およびそ
れらの配置は以下のとおりである。

【０１３３】 寸法 炉径：０．５ｍ（但し、煉瓦内張り後の炉内径） 炉高：２．７ｍ（但し、煉瓦内張り後の炉底から炉頂までの高さ） 炉底から１次羽口までの高さ：０．５ｍ 炉底から２次羽口までの高さ：１．１ｍ 炉底から３次羽口までの高さ：１．９ｍ 第２ゾーンの熱電対の位置 ：１．５ｍ （第２ゾーンの熱電対の位置とは、第２ゾーンの内張り煉瓦の 表面に取り付けられた熱電対の炉底からの高さをいう） 第３ゾーンの熱電対の位置 ：１．７ｍ （第３ゾーンの熱電対の位置とは、フリーボード空間内に取り 付けられた熱電対の炉底からの高さをいう） 数量 １次羽口：３個 ２次羽口：３個 ３次羽口：３個 溶融スラグおよび溶融金属の排出口：１個 サウンジングデバイス（原料層頂レベル計）：１個 サウンジングウェイト：１個 第２ゾーンの熱電対：３個 第３ゾーンの熱電対：３個 配置 １次羽口：周方向に１２０度毎の等間隔 ２次羽口：周方向に１２０度毎の等間隔 ３次羽口：周方向に１２０度毎の等間隔 溶融スラグおよび溶融金属の排出口：炉底端 サウンジングデバイス：炉中心 第２ゾーンの熱電対：周方向に１２０度毎の等間隔 第３ゾーンの熱電対：周方向に１２０度毎の等間隔 上記の試験に使用した廃棄物は一般的な都市ごみと廃棄
プラスチックが混合した３種類（試料１、２および３と
する）で、それぞれ廃棄物１ｋｇ当たり５７１８ｋｃａ
ｌ、３５０６ｋｃａｌおよび１５０６ｋｃａｌの発熱量
を有するものである。

【０１３４】表１にこれらの廃棄物の組成を、表２に使
用した副原料（石灰石）の組成を、また、表３に使用し
た補助燃料（微粉炭）の組成を示す。なお、廃棄物の寸
法は１０〜１００ｍｍであった。

【０１３５】

【表１】

【０１３６】

【表２】

【０１３７】

【表３】

【０１３８】副原料として使用した石灰石は、１０〜５
０ｍｍの塊状のものであった。また、補助燃料として使
用した微粉炭は、事前に乾燥された３ｍｍ以下の粉状の
ものであった。

【０１３９】１次羽口、２次羽口および３次羽口から吹
き込んだ支燃性ガスは、酸素をベースとし、これに窒素
を若干混合したガスである。それらの流量（酸素および
窒素それぞれの流量）を表４に示した。なお、表中で、
１次とは１次羽口を意味する。２次、３次についても同
様である。

【０１４０】試験の条件および結果を表４に併せて示
す。表中で、条件というのはこの試験の実施条件（定常
状態）で、試料１、２および３のそれぞれについて下記
の（１）〜（８）の手順にしたがって定めた。なお、試
験においては、最初、試料１を炉内へ装入してこの表４
の試料１の欄に示した条件で処理を行い、次いで、試料
２に変更して同じく試料２の欄に示した条件で処理を行
い、さらに試料３に変更して試料３の欄に示した条件で
処理を行った。それぞれの試料の処理時間は２４時間
で、その間の廃棄物の処理量は、各試料とも１トン（合
計３トン）とした。

【０１４１】（処理条件の設定手順） （１）最初に装入する廃棄物（ここでは、試料１を指
す）の組成をあらかじめ分析することにより求めた。こ
れはベースとなる酸素吹き込み量の概略値を決めるため
に必要であり、また、造滓材として投入する石灰石量を
決めるためにも必要である。なお、石灰石量は、この試
験では、溶融スラグの流動性が最もよいと考えられるス
ラグ塩基度（すなわち、スラグ塩基度＝１．０）になる
ように調整した。

【０１４２】（２）ガス化溶融炉をあらかじめバーナー
等で加熱し、羽口から吹き込む支燃性ガスが加熱してい
ない常温のガスでも廃棄物が着火する状態にした。

【０１４３】（３）廃棄物を炉内に装入し、サウンジン
グ高さ１．５〜１．７ｍまで積み上げた。サウンジング
高さとは、炉底から原料層頂までの高さを意味する。

【０１４４】（４）１次羽口から徐々に酸素ガスを流し
た後、溶融スラグおよび溶融金属の排出口を開けた。

【０１４５】（５）試験中、廃棄物の燃焼に伴い原料層
頂レベルが下がったので、そのレベルを１．５〜１．７
ｍの範囲に維持するように原料（廃棄物および石灰石）
を逐次投入した。定常状態では、廃棄物の投入速度は常
に４０ｋｇ／ｈに設定した。

【０１４６】（６）第２ゾーンの内張り煉瓦の表面に取
り付けられた熱電対、および第３ゾーンのフリーボード
空間に取り付けられた熱電対により測定される温度が常
に８００〜１０００℃を維持するように、１次羽口、２
次羽口および３次羽口から吹き込む酸素ガス量を調整し
た。

【０１４７】すなわち、荷下がり速度が速く、かつ第２
ゾーンおよび第３ゾーンの領域の温度が１０００℃を超
えた場合には、１次羽口からの酸素ガスを減少させた。
逆に第２ゾーンの温度が８００℃より低い場合には、２
次羽口からの酸素ガス吹き込みを行った。また、第３ゾ
ーンの温度が８００℃より低い場合には、３次羽口から
の酸素ガスとともに微粉炭吹き込みを行った。この場
合、３次羽口からの酸素ガスの吹き込みのみでも排ガス
中のＣＯを燃焼させることができるので所定の温度上昇
が可能であるが、排ガスのカロリーが減少するので、そ
の抑制のために微粉炭を使用した。

【０１４８】（７）溶融スラグおよび溶融金属の温度を
測定し（この計測は従来から実施されている）、所定の
温度（少なくとも溶融スラグおよび溶融金属が固まらな
い温度であるが、後処理を考えて好ましい温度範囲（１
４００〜１６００℃）とした）より低下した場合には、
１次羽口からの微粉炭吹き込みを行った。試料３がそれ
に該当するケースで、廃棄物自身の発熱量が小さい場合
には、１次羽口からの補助燃料の供給が必要となる。

【０１４９】（８）上記の（５）から（７）を繰り返し
行うことによって最適な支燃性ガスおよび補助燃料の吹
き込み量（すなわち、表４の条件の欄に示した量）を導
き出すことができた。また、試料を変更（試料１から試
料２へ、および試料２から試料３へ変更）した場合にお
いても、的確に対応することができた。

【０１５０】以上の試験で得られた結果を表４の実績の
欄に示す。単位は廃棄物トン当たりの量である。表４中
の試料２および試料３では、第２ゾーンで酸素ガスのみ
を吹き込み、還元性ガスの２次燃焼による反応熱を利用
して、第２ゾーンの温度を８００〜１０００℃に制御し
た。このときの２次燃焼率は、試料２および試料３でそ
れぞれ３４％および８４％であった。ここで、２次燃焼
率とは下記の式により算出される値である。

【０１５１】２次燃焼率＝｛％ＣＯ2 ／（％ＣＯ＋％Ｃ
Ｏ2 ）｝×１００ ここで、％ＣＯ ：第２ゾーンにおけるＣＯ％ ％ＣＯ2 ：第２ゾーンにおけるＣＯ2 ％ なお、表４には記述していないが、２次羽口から酸素ガ
スとともに微粉炭を吹き込んでその燃焼熱を利用するこ
とによっても、第２ゾーンの温度を８００〜１０００℃
に制御することは可能であった。

【０１５２】表示したように、ＣＯとＨ2 を主成分とす
る高カロリーのエネルギーガス（表中では、排ガスと表
示）と、Ｆｅを主成分とする溶融金属および溶融スラグ
を回収することができた。また、排ガス中の炭化水素、
特に、配管閉塞を引き起こす原因とされるＣm Ｈn （ m
≧５）のような炭化水素は全く無視できる濃度であっ
た。

【０１５３】

【表４】

【０１５４】＜比較例＞比較のために、実施例で用いた
炉と同じ炉を用い廃棄物のガス化溶融試験を行った。た
だし、表５の条件の欄に示すように、１次羽口、２次羽
口および３次羽口から吹き込む支燃性ガス量と補助燃料
量を同一量（合計量は実施例と同じ）とし、また、サウ
ンジングの高さおよび第２ゾーンの内張り煉瓦の表面温
度とフリーボード空間の温度は逐次計測したが、そのデ
ータに基づいてそれぞれの羽口からの支燃性ガス量と補
助燃料量を変更することは行わなかった。

【０１５５】結果を表５の実績の欄に示す。この結果か
ら明かなように、廃棄物投入速度が同一の条件下では、
原料層頂のレベル（すなわち、サウンジング高さ）の変
動が大きく、１．０〜２．２ｍであった。また、第２ゾ
ーンおよび第３ゾーンの温度変動も大きく、５００〜１
２００℃を示した。

【０１５６】これら原料層頂のレベルおよび温度の両者
がともに大きく変動したのは、第１〜第３のそれぞれの
ゾーンに必要な酸素およびこの酸素との反応に伴う熱の
供給がなされなかったためである。温度が極端に低温側
にずれたのは、原料層頂のレベルが２．２ｍと非常に高
くなったことが影響している。逆に、高温側にずれたの
は、原料層頂のレベルが１．０ｍと非常に低くなったた
めである。さらに、第１ゾーンに必要な酸素および燃料
が不足したため、溶融スラグおよび溶融金属の温度は低
温側に変移し、そのバラツキも大きく、排出が不安定で
あった。

【０１５７】また、排ガス中に含有される炭化水素、特
に、配管閉塞の原因とされるＣm Ｈn （ m≧５）のよう
な炭化水素の濃度が高いので、そのままエネルギーガス
として回収できるクリーンなガスは得られなかった。し
かも、Ｃm Ｈn （ m≧５）を除いた排ガスのカロリーは
実施例に比べておよそ２０〜３０％低い値であった。

【０１５８】このような状況は試料１から試料３のいず
れについても認められ、また、試料を変更した場合の的
確な対応も非常に困難であった。

【０１５９】

【表５】

【０１６０】（実施例２）前記の図２に示した構成を有
する竪型炉（ガス化溶融炉）を用い、１次羽口〜３次羽
口と上吹ランスを同時に使用し、廃棄物のガス化溶融試
験を行った。なお、竪型炉の各部の寸法、羽口その他取
り付け部品の数量およびそれらの配置は以下のとおりで
ある。

【０１６１】 寸法 炉径：０．５ｍ（但し、煉瓦内張り後の炉内径） 炉高：２．０ｍ（但し、煉瓦内張り後の炉底から炉頂までの高さ） 炉底から１次羽口までの高さ：０．３ｍ 炉底から２次羽口までの高さ：０．６ｍ 炉底から３次羽口までの高さ：１．６ｍ 上吹ランス外径：５０ｍｍφ 上吹ランス孔： 中心孔：微粉炭＋キャリアガス吹き込み用 １孔×３φ×０度（＝鉛直方向） 側孔：酸素＋窒素ガス吹き込み用 ３孔×５φ×１０度（＝鉛直方向に対して１０度傾斜） 但し側孔は中心孔の周囲に１２０度間隔に配置 炉底からランス先端までの高さ：標準１．８ｍ（但し上下に可変） 第２ゾーンの熱電対の位置 ：０．９ｍ （第２ゾーンの熱電対の位置とは、第２ゾーンの内張り煉瓦の 表面に取り付けられた熱電対の炉底からの高さをいう） 第３ゾーンの熱電対の位置 ：１．１ｍ （第３ゾーンの熱電対の位置とは、フリーボード空間内に取り 付けられた熱電対の炉底からの高さをいう） 数量 １次羽口：３個 ２次羽口：３個 ３次羽口：３個 上吹ランス：１個 溶融スラグおよび溶融金属の排出口：１個 サウンジングデバイス（原料層頂レベル計）：１個 第２ゾーンの熱電対：３個 第３ゾーンの熱電対：３個 配置 １次羽口：周方向に１２０度毎の等間隔 ２次羽口：周方向に１２０度毎の等間隔 ３次羽口：周方向に１２０度毎の等間隔 上吹ランス：炉中心 溶融スラグおよび溶融金属の排出口：炉底端 サウンジングデバイス：上吹ランスと側壁との間 第２ゾーンの熱電対：周方向に１２０度毎の等間隔 第３ゾーンの熱電対：周方向に１２０度毎の等間隔 上記の試験に使用した廃棄物は一般的な３種類の都市ご
み（試料４、５および６とする）で、それぞれ乾燥度合
いが異なるため、廃棄物１ｋｇ当たり３４０８ｋｃａ
ｌ、２５１８ｋｃａｌおよび１６２８ｋｃａｌの湿量基
準低位発熱量を有するものである。

【０１６２】表６にこれらの廃棄物の組成を示す。な
お、廃棄物の寸法は１０〜１００ｍｍであった。

【０１６３】

【表６】

【０１６４】使用した副原料（石灰石）および補助燃料
（微粉炭）は実施例１で用いたものと同一で、それぞれ
前記の表２および表３に示した組成を有する。なお、石
灰石は、１０〜５０ｍｍの塊状のものであり、また、微
粉炭は、事前に乾燥された１ｍｍ以下の粉状のものであ
った。

【０１６５】１次羽口、２次羽口、３次羽口および上吹
ランスから吹き込んだ支燃性ガスは、酸素をベースと
し、これに窒素を若干混合したガスである。それらの流
量（酸素および窒素それぞれの流量）を表７に示した。
なお、表中で、１次とは１次羽口を意味する。２次、３
次についても同様である。

【０１６６】

【表７】

【０１６７】表７はこの試験の実施条件（定常状態）を
示すもので、試料４、５および６のそれぞれについて下
記の（１）〜（８）の手順にしたがって定めた。なお、
試験においては、最初、試料４を炉内へ装入してこの表
７の試料４の欄に示した条件で処理を行い、次いで、試
料５に変更して同じく試料５の欄に示した条件で処理を
行い、さらに試料６に変更して試料６の欄に示した条件
で処理を行った。それぞれの試料の処理時間は２４時間
で、その間の廃棄物の処理量は、各試料とも１トン（合
計３トン）とした。

【０１６８】（処理条件の設定手順） （１）最初に装入する廃棄物（ここでは、試料４を指
す）の組成をあらかじめ分析することにより求めた。こ
れはベースとなる酸素吹き込み量の概略値を決めるた
め、また、造滓材として投入する石灰石量を決めるため
にも必要である。なお、石灰石量は、溶融スラグの流動
性が最もよいと考えられるスラグ塩基度（すなわち、
１．０）になるように調整した。

【０１６９】（２）ガス化溶融炉をあらかじめバーナー
等で加熱し、羽口から吹き込む支燃性ガスが加熱してい
ない常温のガスでも廃棄物が着火する状態にした。

【０１７０】（３）廃棄物を炉内に装入し、サウンジン
グ高さ０．９〜１．１ｍまで積み上げた。

【０１７１】（４）１次羽口から徐々に酸素ガスを流し
た後、溶融スラグおよび溶融金属の排出口を開けた。

【０１７２】（５）試験中、廃棄物の燃焼に伴い原料層
頂レベルが下がったので、そのレベルを０．９〜１．１
ｍの範囲に維持するように原料（廃棄物および石灰石）
を逐次投入した。定常状態では、廃棄物の投入速度は常
に４０ｋｇ／ｈに設定した。

【０１７３】（６）第２ゾーンの内張り煉瓦の表面に取
り付けられた熱電対、および第３ゾーンのフリーボード
空間に取り付けられた熱電対により測定される温度が常
に８００〜１４００℃を維持するように、１次羽口、２
次羽口、３次羽口および上吹ランスから吹き込む酸素ガ
ス量を調整した。

【０１７４】すなわち、荷下がり速度が速く、かつ第２
ゾーンおよび第３ゾーンの領域の温度が１４００℃を超
えた場合には、１次羽口からの酸素ガスを減少させた。
逆に第２ゾーンの温度が８００℃より低い場合には、２
次羽口および上吹ランスからの酸素ガス吹き込みを行っ
た。また、第３ゾーンの温度が８００℃より低い場合に
は、３次羽口および上吹ランスからの酸素ガス吹き込み
を行った。

【０１７５】（７）溶融スラグおよび溶融金属の温度を
測定し、所定の温度（実施例１の場合と同様、１４００
〜１６００℃とした）より低下した場合には、１次羽口
からの微粉炭吹き込みを行った。試料６がそれに該当す
るケースで、廃棄物自身の発熱量が小さい場合には、１
次羽口からの補助燃料の供給が必要となった。またそれ
に伴い、２次羽口および上吹ランスからも微粉炭吹き込
みを行った。

【０１７６】（８）上記の（５）から（７）を繰り返し
行うことによって最適な支燃性ガスおよび補助燃料の吹
き込み量（すなわち、表７の条件の欄に示した量）を導
き出すことができた。ここで窒素は酸素の約１／１０の
量として吹き込んだが、酸素濃度≧５０％であれば、充
分に的確に対応することができた。また、試料を変更
（試料４から試料５へ、および試料５から試料６へ変
更）した場合においても、的確に対応することができ
た。

【０１７７】以上の試験で得られた結果（実績）を表８
に示す。単位は廃棄物トン当たりの量である。

【０１７８】表示したように、ダイオキシン類をほとん
ど含まないＣＯとＨ2 を主成分とする高カロリーのエネ
ルギーガス（表中では、排ガスと表示）と、水銀、カド
ミウムおよび鉛等の低沸点重金属類が濃縮されたダスト
を回収することができた。なお、エネルギーガスとダス
トは、ガス排出口からダクトを経て炉外に排出させた
後、ホットサイクロンで分離回収した。

【０１７９】また、排ガス中の炭化水素、特に配管閉塞
を引き起こす原因とされるＣm Ｈn（ m≧５）のような
炭化水素は全く無視できる濃度であった。さらに、排ガ
ス中の塩化水素は、ガス化溶融炉内の各ゾーンの温度を
実施例１の場合より高めてガス化を促進しているため高
濃度であったが、この程度の濃度ならば、公知の技術
（例えば、排ガスの水処理）で充分除去できるので、プ
ロセス上の問題はない。

【０１８０】また、鉄および銅等の有価金属類を主成分
とする溶融金属と溶融スラグを回収することができた。
溶融金属と溶融スラグは、スラグ排出口から炉外に排出
させた後、金属分とスラグ分に分離回収した。

【０１８１】第１ゾーン〜第３ゾーンの羽口と上吹ラン
スを同時に使用したこの実施例２では、ガス化溶融炉内
の各ゾーンに支燃性ガスを万遍なく均一に吹き込むこと
ができたので、後述する実施例２および３と比較して、
下記の項目について優位性が認められた。

【０１８２】酸素消費量の低減 補助燃料（微粉炭）消費量の低減 ダスト量の低減 ダスト中の低沸点重金属類の濃縮 エネルギーガス中のダイオキシン類および炭化水素ガ
スの低減

【０１８３】

【表８】

【０１８４】（実施例３）実施例２で用いた炉と同じ竪
型炉（ガス化溶融炉）、および同じ３種類の廃棄物（試
料４、５および６）を用い、１次羽口と上吹ランスのみ
を使用して廃棄物のガス化溶融試験を行った。なお、試
験の実施条件（定常状態）は実施例２の場合と同様の手
順で設定した。

【０１８５】試験の実施条件を表９に、試験結果（実
績）を表１０に示す。単位は廃棄物トン当たりの量であ
る。

【０１８６】表示したように、ダイオキシン類をほとん
ど含まないＣＯとＨ2 を主成分とする高カロリーのエネ
ルギーガス（表中では、排ガスと表示）と、水銀、カド
ミウムおよび鉛等の低沸点重金属類が濃縮されたダスト
を回収することができた。なお、エネルギーガスとダス
トは、ガス排出口から炉外に排出させた後、ホットサイ
クロンを経て分離回収した。

【０１８７】また、排ガス中の炭化水素、特に配管閉塞
を引き起こす原因とされるＣm Ｈn（ m≧５）のような
炭化水素は無視できる濃度であった。さらに、排ガス中
の塩化水素は、ガス化溶融炉内の各ゾーンの温度を高め
てガス化を促進しているため高濃度であったが、公知の
排ガス処理技術で充分除去できるので、プロセス上の問
題はない。

【０１８８】また、鉄および銅等の有価金属類を主成分
とする溶融金属および溶融スラグを回収することができ
た。溶融金属と溶融スラグは、スラグ排出口から炉外に
排出させた後、金属分とスラグ分に分離回収した。

【０１８９】上吹ランスを使用したこの実施例３では、
ガス化溶融炉内の各ゾーンに支燃性ガスを比較的均一に
吹き込むことができたので、次に述べる実施例４（上吹
ランスを使用しない場合）と比較して、実施例２のラン
スの末尾に挙げた〜の項目について優位性が認めら
れた。

【０１９０】

【表９】

【０１９１】

【表１０】

【０１９２】（実施例４）実施例２で用いた炉と同じ竪
型炉（ガス化溶融炉）、および同じ３種類の廃棄物（試
料４、５および６）を用い、上吹ランスを用いず、１次
羽口〜３次羽口のみを使用して廃棄物のガス化溶融試験
を行った。なお、試験の実施条件（定常状態）は実施例
２の場合と同様の手順で設定した。

【０１９３】試験の実施条件を表１１に、試験結果（実
績）を表１２に示す。単位は廃棄物トン当たりの量であ
る。

【０１９４】表示したように、ダイオキシン類をほとん
ど含まないＣＯとＨ2 を主成分とする高カロリーのエネ
ルギーガス（表中では、排ガスと表示）と、水銀、カド
ミウムおよび鉛等の低沸点重金属類が濃縮されたダスト
を回収することができた。なお、エネルギーガスとダス
トは、ガス排出口から炉外に排出させた後、ホットサイ
クロンを経て分離回収した。

【０１９５】また、排ガス中の炭化水素、特に配管閉塞
を引き起こす原因とされるＣm Ｈn（ m≧５）のような
炭化水素は無視できる濃度であった。さらに、排ガス中
の塩化水素は、ガス化溶融炉内の各ゾーンの温度を高め
てガス化を促進しているため高濃度であったが、公知の
排ガス処理技術で充分除去できるので、プロセス上の問
題はない。

【０１９６】また、鉄および銅等の有価金属類を主成分
とする溶融金属および溶融スラグを回収することができ
た。溶融金属と溶融スラグは、スラグ排出口から炉外に
排出させた後、金属分とスラグ分に分離回収した。

【０１９７】

【表１１】

【０１９８】

【表１２】

【０１９９】（実施例５）前記の図３に示した構成を有
する堅型炉（ガス化溶融炉）を用い、廃棄物のガス化溶
融試験を行った。なお、羽口の数量、配置および設置角
度を下記のようにした他、竪型炉の各部の寸法、その他
取り付け部品の数量およびそれらの配置等は、実施例１
におけると同じである。

【０２００】 数量 １次羽口：４個 ２次羽口：４個 ３次羽口：４個 配置 １次羽口：周方向に９０度毎の等間隔 ２次羽口：周方向に９０度毎の等間隔 ３次羽口：周方向に９０度毎の等間隔 ３次羽口の設置角度（θ）：θ＝９０゜または３０゜ 上記の試験に使用した廃棄物は一般的な都市ごみで、廃
棄物１ｋｇ当たり５７００ｋｃａｌの湿量基準低位発熱
量を有するものである。表１３にこの廃棄物の組成を示
す。なお、この廃棄物は、事前に圧縮してサイズを１０
から５０ｍｍとしたＲＤＦに成型して使用した。また、
副原料として使用した石灰石は、１０〜５０ｍｍの塊状
のものであった。

【０２０１】

【表１３】

【０２０２】主な実験条件を表１４に示す。ＲＤＦは１
時間当たり６０ｋｇ投入した。コークス装入量は廃棄物
処理量１ｔに対して１００ｋｇとした。羽口５−１およ
び５−２から吹き込む支燃性ガスは、酸素ガスをベース
に窒素ガスを若干混合した。

【０２０３】

【表１４】

【０２０４】比較例１では、１次羽口から３０Ｎｍ3 ／
ｈ、２次羽口から７．５Ｎｍ3 ／ｈの酸素を吹き込み、
３次羽口からは酸素を吹き込まなかった。

【０２０５】実施例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３においても、１
次、２次の羽口からそれぞれ３０Ｎｍ3 ／ｈ、７．５Ｎ
ｍ3 ／ｈの酸素を吹き込んだ。さらに、実施例Ｎｏ．１
では、ガス化溶融炉の円周方向の接線に対して９０度の
角度で設置した３次羽口から１．０Ｎｍ3 ／ｈの酸素
と、比較例１で生成したエネルギーガスを燃焼させてＣ
Ｏ2 およびＨ2 Ｏを生成させたガス（ＣＯ2 ：Ｈ2 Ｏ：
Ｎ2 ＝５８：２２：２０）をリサイクルガスとして２．
５Ｎｍ3 ／ｈ吹き込んだ。

【０２０６】実施例Ｎｏ．２では、３次羽口からの酸素
の吹き込みは行わず、前記の比較例１で生成したエネル
ギーガスを燃焼させた後のガスをリサイクルガスとして
５．０Ｎｍ3 ／ｈ吹き込んだ。

【０２０７】実施例Ｎｏ．３では、３次羽口の設置角度
をガス化溶融炉円周方向の接線に対して３０度とし、酸
素の吹き込みは行わず、同じく比較例１で生成したエネ
ルギーガスを燃焼させた後のガスをリサイクルガスとし
て５．０Ｎｍ3 ／ｈ吹き込んだ。

【０２０８】試験結果を表１５に示す。得られたエネル
ギーガスは、ＣＯ、ＣＯ2 、メタン、エチレン、水素等
のガスを含み（表では、排出ガス濃度として表示）、そ
の他に炭素数５以上の常温においては液状の炭化水素が
発生した。液状の炭化水素はガス化溶融炉炉頂では、高
温のためガスであるが、常温では液体として存在する。

【０２０９】３次羽口から酸素またはリサイクルガスの
吹き込みを行わなかった比較例では、常温で液状の炭素
数５以上の炭化水素が７００ｇ／ｈ回収された。それに
対して、３次羽口からリサイクルガスと酸素を吹き込ん
だ実施例Ｎｏ．１では、常温で液状の炭化水素がＣＯ、
Ｈ2 に改質されたため、その回収量は１７５ｇ／ｈと、
比較例１と比べ減少した。また、常温で液状の炭化水素
の改質反応によって排出ガスに含まれるＣＯおよびＨ2
の量が増加したため、回収されたエネルギーガスの熱量
（表では、排出ガスカロリーと表示）は比較例１に比べ
増加した。

【０２１０】３次羽口からリサイクルガスのみを吹き込
んだ実施例Ｎｏ．２では、常温で液状の炭化水素の量は
実施例Ｎｏ．１の場合と同じであったが、改質反応によ
ってＣＯの量が増加したため、排出ガスカロリーは実施
例Ｎｏ．１に比べ増加した。

【０２１１】実施例Ｎｏ．３は、ガス化溶融炉円周方向
の接線に対して３０度傾けて設置した３次羽口からリサ
イクルガスのみを吹き込んだ場合であるが、このケース
では、吹き込まれたリサイクルガスと廃棄物のガス化に
よって発生した炭化水素の混合が実施例Ｎｏ．２と比べ
て促進されたため、改質反応が促進され、液状の炭化水
素の発生量が著しく減少するとともに、排出ガスカロリ
ーも増加した。

【０２１２】

【表１５】

【０２１３】

【発明の効果】本発明のガス化溶融炉を用い、本発明の
方法にしたがって廃棄物の焼却を行えば、廃棄物中に含
まれる有機物をガス化してエネルギーガスとして回収す
るとともに、廃棄物中に含まれる灰分と金属類をそれぞ
れ溶融スラグと溶融金属として回収することができる。
これによって、現在問題となっている一般廃棄物および
産業廃棄物の埋め立て費用の低減を図り、生成する副生
ガスを発電用燃料等に活用することが可能である。

【０２１４】また、ガス化溶融炉内の反応温度を高める
と、ガス化を促進し、低沸点重金属類の回収も可能とな
る。さらに、エネルギーガスの一部をリサイクルガスと
して炉内へ吹き込むことによりエネルギーガスの回収効
率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物のガス化溶融炉の一例の構成を
示す概略縦断面図である。

【図２】本発明の廃棄物のガス化溶融炉の他の例の構成
を示す概略縦断面図である。

【図３】本発明の廃棄物のガス化溶融炉のさらに他の例
の構成を示す概略縦断面図である。

【図４】リサイクルガスのガス化溶融炉内への吹き込み
角度の説明図である。

【符号の説明】

１：ガス化溶融炉本体 ２：耐火れんが ３−１：ガス排出口 ３−２：ガス排出ダクト ４：排ガス ５−１：１次羽口 ５−２：２次羽口 ５−３：３次羽口 ６−１：１次羽口に吹き込む補助燃料 ６−２：２次羽口に吹き込む補助燃料 ６−３：３次羽口に吹き込む補助燃料 ７−１：１次羽口に吹き込む支燃性ガス ７−２：２次羽口に吹き込む支燃性ガス ７−３：３次羽口に吹き込む支燃性ガス ７−４：３次羽口に吹き込むリサイクルガス ７−５：３次羽口に吹き込む燃焼後のリサイクルガス ８：溶融スラグおよび溶融金属の流れ ９：溶融スラグおよび溶融金属の排出口 １０：プッシャー １１−１：廃棄物装入口 １１−２：ホッパー １２：廃棄物 １３：溶融スラグおよび溶融金属 １４：炭化物を主体とする充填層 １５：廃棄物を主体とする充填層 １６：フリーボード １７：サウンジングデバイス（原料層頂レベル計） １８：サウンジングウェイト １９：温度変換器（熱電対の信号を温度に変換する装
置） ２０：第２ゾーンの内張り煉瓦表面に備えられた熱電対 ２１：第３ゾーンのフリーボード空間に備えられた熱電
対 ２２：支燃性ガス ２３：補助燃料 ２４−１：上吹ランス ２４−２：ランス昇降装置 ２５：ホットサイクロン ２６：エネルギーガス ２７：ダスト ２８：排ガス燃焼室

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/50 ＺＡＢＪ ＺＡＢＨ (72)発明者 佐藤 弘孝 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃棄物を燃焼させ、廃棄物中の有機物をガ
   ス化してエネルギーガスとして回収するとともに、廃棄
   物中の灰分と金属類を溶融物として回収する竪型の廃棄
   物のガス化溶融炉であって、上部に前記廃棄物を装入す
   る廃棄物装入口と生成するガスを排出するガス排出口を
   有し、下部に溶融スラグおよび溶融金属の排出口を有
   し、前記廃棄物装入口と溶融スラグおよび溶融金属の排
   出口との間に、それぞれ独立して支燃性ガスおよび補助
   燃料を吹き込むことができる高さ方向に複数段に分かれ
   た羽口を有し、さらに、前記装入された廃棄物のレベル
   を計測する手段、中段の羽口近傍の温度を計測する手
   段、および炉の上方部の雰囲気ガスの温度を計測する手
   段を有することを特徴とする廃棄物のガス化溶融炉。
2. 【請求項２】請求項１に記載の廃棄物のガス化溶融炉を
   用いて行う廃棄物のガス化溶融方法であって、廃棄物装
   入口から炉内へ装入した廃棄物を、下記の各ゾーンでの
   反応により、ＣＯとＨ₂ を主成分とするエネルギーガス
   と、溶融スラグおよび溶融金属とし、前者を炉上部に設
   けられたガス排出口から回収し、後者を炉下部に設けら
   れた溶融スラグおよび溶融金属の排出口から回収するこ
   とを特徴とする廃棄物のガス化溶融方法。 〔第１ゾーン〕装入廃棄物のレベル値から定められた量
   の支燃性ガスと補助燃料を下段の羽口から吹き込み、第
   ２ゾーンで生成した炭化物を燃焼、ガス化して還元性ガ
   スを発生させるとともに炭化物に含まれる灰分と金属類
   を溶融し、溶融スラグおよび溶融金属とする。 〔第２ゾーン〕中段の羽口近傍の温度計測値から定めら
   れた量の支燃性ガスと補助燃料を中段の羽口から吹き込
   み、第１ゾーンで発生した還元性ガスを二次燃焼させ、
   廃棄物装入口から装入された廃棄物を脱水加熱して炭化
   物と炭化水素ガスに熱分解する。 〔第３ゾーン〕炉の上方部の雰囲気ガスの温度計測値か
   ら定められた量の支燃性ガスと補助燃料を上段の羽口か
   ら吹き込み、第２ゾーンで発生した炭化水素ガスを熱分
   解してＣＯとＨ₂ を主成分とするエネルギーガスとす
   る。
3. 【請求項３】廃棄物を燃焼させ、廃棄物中の有機物をガ
   ス化してエネルギーガスとして回収し、かつ廃棄物中の
   低沸点重金属類をガス化してエネルギーガスに随伴され
   るダストとして回収するとともに、廃棄物中の灰分と金
   属類を溶融物として回収する竪型の廃棄物のガス化溶融
   炉であって、上部に前記廃棄物を装入する廃棄物装入口
   と、生成するガスおよびダストを排出するガス排出口な
   らびにこのガス排出口にガス排出ダクトを介して接続さ
   れたダスト回収手段を有し、下部に溶融スラグおよび溶
   融金属の排出口を有し、前記ガス排出口と溶融スラグお
   よび溶融金属の排出口との間に、それぞれ独立して支燃
   性ガスおよび補助燃料を吹き込むことができる羽口であ
   って、廃棄物の脱水・熱分解により生成する炭化物を燃
   焼、ガス化するための羽口を含む高さ方向に少なくとも
   １段の羽口を有し、かつ炉の上部に炉内に向けて昇降可
   能な支燃性ガスおよび補助燃料を吹き込むことができる
   上吹ランスを有し、さらに、前記装入された廃棄物のレ
   ベルを計測する手段、中段の羽口近傍の温度を計測する
   手段、および炉の上方部の雰囲気ガスの温度を計測する
   手段を有することを特徴とする廃棄物のガス化溶融炉。
4. 【請求項４】請求項３に記載の廃棄物のガス化溶融炉を
   用いて行う廃棄物のガス化溶融方法であって、廃棄物装
   入口から炉内へ装入した廃棄物を、下記の各ゾーンでの
   反応により、ＣＯとＨ₂ を主成分とするエネルギーガス
   および低沸点重金属類を含むダストと、溶融スラグおよ
   び溶融金属とし、前者を炉上部に設けられたガス排出口
   から回収してエネルギーガスとダストに分離し、後者を
   炉下部に設けられた溶融スラグおよび溶融金属の排出口
   から回収することを特徴とする廃棄物のガス化溶融方
   法。 〔第１ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて補助燃料を下
   段の羽口から吹き込み、第２ゾーンで生成した炭化物を
   燃焼、ガス化して還元性ガスを発生させるとともに炭化
   物に含まれる灰分と金属類を溶融し、溶融スラグおよび
   溶融金属とする。 〔第２ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて補助燃料を中
   段の羽口および／または上吹ランスから吹き込み、第１
   ゾーンで発生した還元性ガスを二次燃焼させ、廃棄物装
   入口から装入された廃棄物を脱水加熱して炭化物と炭化
   水素ガスに熱分解するとともに、低沸点重金属類をガス
   化する。 〔第３ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて補助燃料を上
   段の羽口および／または上吹ランスから吹き込み、第２
   ゾーンで発生した炭化水素ガスを熱分解してＣＯとＨ₂
   を主成分とするエネルギーガスとし、ガス状の低沸点重
   金属類をダストとする。
5. 【請求項５】ガス化溶融炉の第３ゾーンに、回収したエ
   ネルギーガスの一部をそのままリサイクルガスとして吹
   き込むか、またはその吹き込むエネルギーガスの少なく
   とも一部を燃焼させて、ＣＯ₂ および／またはＨ₂ Ｏを
   含有させた後のガスをリサイクルガスとして吹き込む
   か、または、前記リサイクルガスと酸素の混合ガスを吹
   き込むことを特徴とする請求項２に記載の廃棄物のガス
   化溶融方法。
6. 【請求項６】リサイクルガス、またはリサイクルガスと
   酸素の混合ガスの吹き込みを、ガス化溶融炉の円周方向
   の接線に対する角度θを０度＜θ＜９０度として設置し
   た羽口を用いて行う請求項５に記載の廃棄物のガス化溶
   融方法。