JPH10185113A - 流動層ガス化炉の排出固形物の分離・循環方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流動媒体は粉砕せず、固形カーボンは粉砕し
て戻すことができる流動層ガス化炉からの排出固形物の
分離・循環方法を提供する。 【解決手段】 廃棄物ａを低温で熱分解ガス化する流動
層ガス化炉２の排出固形物を分離・循環する方法におい
て、前記排出固形物が流動媒体ｈと不燃物ｉと固形カー
ボンｊから成る混合物であり、該混合物を、まず分級１
５により１０ｍｍ以上の大サイズの不燃物ｉを分離し、
次いで磁力選別１９により鉄分ｋを分離し、更に、
（Ａ）、分級１７により、中サイズ以上の不燃物と固形
カーボン（ａ）と、中サイズ以下の流動媒体と不燃物と
固形カーボン（ｂ）に分け、（Ｂ）、（ａ）を粉砕２０
と分級２１により、小サイズ以上の不燃物ｉ（ｃ）と、
小サイズ以下の流動媒体ｈと固形カーボンｊ（ｄ）に分
け、（Ｃ）、（ｃ）を回収すると共に、（ｂ）と（ｄ）
を流動層ガス化炉に循環することとし、前記中サイズと
小サイズは１ｍｍ〜１０ｍｍの間にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流動層ガス化炉の
排出固形物を分離・循環する方法に係り、特に、都市ご
み、固形化燃料、スラリー化燃料、廃プラスチック、廃
ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、低品位炭、
廃油等の廃棄物を、低温で熱分解ガス化する流動層ガス
化炉からの排出固形物を分離・循環する方法に関する。
上記中、固形化燃料（＝ＲＤＦ）は、都市ごみを破砕選
別後、生石灰等を添加して圧縮成形したものであり、ス
ラリー化燃料は、都市ごみを破砕後水スラリー化し、高
圧下で水熱分解により油化したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、低温で熱分解ガス化する流動層ガ
ス化炉は、焼却に代わる新たな次世代型廃棄物処理技術
として、ガス化と溶融燃焼を組み合わせた「ガス化溶融
システム」に用いられており、既に実用化の域に到達し
ている所もある。この「ガス化溶融システム」が目標と
する特長を示す。 低空気比燃焼のため、排ガス量は大幅に低減され
る。 高温燃焼により、ダイオキシン類やフラン類はほと
んど発生しない。 廃棄物中の灰分は重金属が溶出しない無害なスラグ
として回収される。このため、埋立地の延命化が図れ、
路盤材等への利用も可能となる。 ガス化で生成するガス、タール、炭化物の保有エネ
ルギーを、灰溶融のための熱源に有効活用できる。 システム中にダイオキシン処理や灰溶融の機能が組
み込まれるため、装置全体がコンパクト化され、建設コ
ストもそれぞれの機能を在来型の焼却設備に付与したよ
り安価となる。

【０００３】図３に、公知の「ガス化溶融システム」の
構成要素として、流動層ガス化炉（好ましくは内部旋回
型流動層を使用）と旋回溶融炉を組み合わせたものを示
す。図３において、１は廃棄物供給装置、２は流動層ガ
ス化炉、３は空気室、４は空気分散板、５は流動層、６
はフリーボード、７は旋回溶融炉、８は一次燃焼室、９
は二次燃焼室、１０はスラグ分離部、１１と１２は昇温
用バーナ、ａは廃棄物、ｂは一次空気、ｃは二次空気、
ｄは生成ガス、ｅは三次空気、ｆは排ガス、ｇはスラグ
である。図３を用いて、ガス化溶融システムの概要を説
明する。廃棄物ａは、必要に応じて破砕・選別などの前
処理を施した後、廃棄物供給装置１により流動層ガス化
炉２に供給される。ガス化炉の空気室３には一次空気ｂ
が送入され、空気分散板４上には吹き上げる空気により
流動層５が形成される。廃棄物ａは流動層５の上方より
投入され、４５０〜６５０℃に保持された流動層内に落
下することにより、速やかに熱分解ガス化されガス、タ
ール、固形カーボンを生成する。

【０００４】固形カーボンは流動層５の攪乱運動により
粉砕され微細化される。ガス化炉の炉底からは不燃物が
流動媒体と共に排出され、鉄，銅，アルミといった金属
は、未酸化の状態で回収される。ガス化炉のフリーボー
ド６には二次空気ｃが送入され、６５０〜８５０℃でタ
ールや固形カーボンを対象に第二段階のガス化を行う。
流動層ガス化炉２から排出された生成ガスｄは、微細化
した固形カーボンを同伴しつつ、旋回溶融炉７の一次燃
焼室８に供給され、予熱された三次空気ｅと旋回流中で
混合しながら、１２００〜１５００℃の高温で高速燃焼
する。燃焼は二次燃焼室９で完結し、排ガスｆはスラグ
分離部１０の上部より排出される。固形カーボン中の灰
分は高温のためにスラグミストとなり、旋回流の遠心力
により一次燃焼室９の炉壁上の溶融スラグ相に捕捉さ
れ、炉壁を流れ下って二次燃焼室９に入り、スラグ分離
部１０の底部より排出される。なお、旋回溶融炉７を出
た排ガスｆは、一連の熱回収と脱塵の装置を経て大気放
出される。なお、一次燃焼室８と二次燃焼室９には、昇
温用のオイルバーナ１１，１２が設置されている。

【０００５】廃棄物は不燃物を含むことが多いため、不
燃物がガス化炉に入るのは避けられない。不燃物が流動
層中に堆積するようなことになれば、流動化不良のため
運転の続行は不可能となるので、不燃物を流動層から排
出することは極めて重要である。この不燃物排出を、通
常流動層焼却炉で採用されている図４に示す方法により
試みた。すなわち、二段階の分級により不燃物を分離
し、流動媒体だけをガス化炉に戻した。図４にて、２は
内部旋回型の流動層ガス化炉、１３はディフレクター、
１４は不燃物排出シュート、１５はトロンメル付き排出
機、１６はバケットコンベア、１７は分級機、１８は流
動媒体供給機、ｈは流動媒体、ｉは不燃物、ｊは固形カ
ーボンである。

【０００６】ところが、不燃物の排出を図４の方法によ
り行うと、用いる廃棄物によっては、次のような問題を
生じることが判った。 二段目の分級機の篩上となる固形カーボンが未利用
のまま不燃物と共に排出されてしまい、エネルギーロス
となった。 二段目の分級機の篩下となる固形カーボンが、破砕
されずにガス化炉に戻されてしまう。このため、炉内に
固形カーボンが蓄積されることになり、流動層が膨張す
ると共に、流動層中の固形カーボン濃度が上昇する。 細かい鉄片を含む廃棄物を処理すると、酸化されず
に排出されるため、二段目の分級機が目詰まりを起こし
やすい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した不
燃物排出の問題点を解決し、排出する固形物から同伴す
る流動媒体は粉砕せずに循環すると共に、固形カーボン
を燃焼しやすいように粉砕して流動媒体と共に流動層ガ
ス化炉に循環できる流動層ガス化炉の排出固形物を分離
・循環する方法を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、廃棄物を低温で熱分解ガス化する流動
層ガス化炉の排出固形物を分離・循環する方法におい
て、前記排出固形物が流動媒体と不燃物と固形カーボン
から成る混合物であり、該混合物を、（１）所定サイズ
以上の不燃物と、（２）所定サイズ以下の流動媒体と不
燃物と固形カーボンと、（３）鉄分とに、分級と粉砕と
磁力選別を適宜組み合わせて、流動媒体を粉砕すること
なく分別し、前記（１）と（３）を系外に取り出すと共
に、（２）を該流動層ガス化炉に循環することとし、前
記所定サイズを１ｍｍ〜１０ｍｍ間の任意の数値から選
択することとしたものである。

【０００９】また、本発明では、廃棄物を低温で熱分解
ガス化する流動層ガス化炉の排出固形物を分離・循環す
る方法において、前記排出固形物が流動媒体と不燃物と
固形カーボンから成る混合物であり、該混合物を、まず
分級により１０ｍｍ以上の大サイズの不燃物を分離し、
次いで磁力選別により鉄分を分離し、更に、（Ａ）、分
級により、中サイズ以上の不燃物と固形カーボン（ａ）
と、中サイズ以下の流動媒体と不燃物と固形カーボン
（ｂ）に分け、（Ｂ）、（ａ）を粉砕と分級により、小
サイズ以上の不燃物（ｃ）と、小サイズ以下の流動媒体
と固形カーボン（ｄ）に分け、（Ｃ）、（ｃ）を回収す
ると共に、（ｂ）と（ｄ）を流動層ガス化炉に循環する
こととし、前記中サイズと小サイズが所定サイズの１ｍ
ｍ〜１０ｍｍの間にあることとしたものである。前記方
法において、流動層ガス化炉からの固形物の排出は、該
流動層ガス化炉の炉底から行われるか、或いは、該炉底
及び流動層のオーバーフローにより行われる。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記のように、本発明では、流動
層ガス化炉から取り出した流動媒体と不燃物と固形カー
ボンから成る混合物を、分級と粉砕と磁力選別を適宜組
み合わせて、流動媒体を粉砕することなく、（１）所定
サイズ以上の不燃物と、（２）所定サイズ以下の流動媒
体と不燃物と固形カーボンと、（３）鉄分に分別する。
この時、所定サイズを１ｍｍ〜１０ｍｍ間の任意の数値
かち選択する。そして、（１）と（３）は系外に取り出
し、（２）は流動層ガス化炉に供給すればよい。具体的
には、ガス化炉から取り出した混合物は、分級により大
サイズ（１０ｍｍ以上）の不燃物を分離する。次いで磁
力選別により鉄分を分離した後に、（Ａ）、分級によ
り、中サイズ以上の不燃物と固形カーボン（ａ）と、中
サイズ以下の流動媒体と不燃物と固形カーボン（ｂ）に
分け、（Ｂ）、（ａ）を粉砕と分級により、小サイズ以
上の不燃物（ｃ）と、小サイズ以下の不燃物と固形カー
ボン（ｄ）に分け、（Ｃ）、（ｃ）を回収すると共に、
（ｂ）と（ｄ）をガス化炉に供給する。なお、中サイズ
と小サイズは前記所定サイズの範囲内とする。

【００１１】この時、ガス化炉からの混合物取り出しに
は、炉底からのみ行う場合と、炉底からの排出と流動層
からのオーバーフローを併用する場合とがある。ここ
で、サイズの関係は以下のようにまとめられる。１ｍｍ
≦小サイズ＜中サイズ≦１０ｍｍ≦大サイズ次に本発明
を詳細に説明する。先ず、ガス化炉から排出された流動
媒体、不燃物、固形カーボンから成る混合物のハンドリ
ングのポイントは、次の点にある。 流動媒体は、粉砕しないでガス化炉に戻す。 固形カーボンの全量をガス化炉に戻すが、その際粉
砕により微粉化する。 不燃物は出来るだけ外に取り出すが、細かいものは
ガス化炉に戻してもよい。 耐熱性及び気密性を確保する。 早めに磁力選別により鉄分を除く。

【００１２】は流動媒体の損耗を減らすために必要で
ある。微粉化した流動媒体は、ガスに同伴するため、流
動媒体の補給量増加によるユーティリティー費の上昇を
招くし、スラグの量を増やすことにもなる。は固形カ
ーボンの有する燃焼熱を１００％有効利用するために必
要である。微粉化することにより、溶融炉まで運ばれ、
そこで燃焼のための燃料として有効利用される。粉砕を
しないでガス化炉に戻すと、流動層高の膨張を招く恐れ
がある。は良好な流動化の確保のために、また不燃物
中の有価物を回収してリサイクル利用するために必要で
ある。ただし、流動媒体と同程度のサイズになれば、流
動媒体としても使えるので、ガス化炉に戻しても差し支
えない。について、流動層には可燃性でしかも有害な
ガスが充満しているので、特にガス化炉からの排出時に
は気密性を留意する必要がある。また、ガス化炉から取
り出された混合物中には固形カーボンが含まれるため、
空気と接触すると発火する恐れがある。従って、分級、
粉砕等の操作時には、外気に触れないようにする必要が
ある。固形カーボンを発火しない温度まで冷却するの
は、熱損失量を増やすので、得策とは言えない。

【００１３】は、炉内全域が還元雰囲気にあることに
起因する。通常の焼却炉では酸化されてボロボロになる
鉄の小片が、ガス化炉から元の姿のままで出てくるた
め、特に目の細かい篩を使う前にそれらを除去しておく
必要がある。次に、ガス化炉から混合物を抜き出す方法
を述べる。基本的には、流動媒体の放熱損失は出来るだ
け小さくするべきである。従って、炉底からの排出量は
不燃物＋固形カーボン量の１０倍程度に抑えることが望
ましい。これで、流動層高が固形カーボンの堆積により
上昇するようであれば、篩の目開きを調節して炉に戻す
固形カーボンの粉砕割合を増やすか、炉底から排出する
混合物の量を増やすようにするのが良い。あるいは、こ
れで対処できないなら、流動層から直接オーバーフロー
により抜くようにする。

【００１４】以下、本発明を図面を用いて具体的且つ詳
細に解説する。図１は、本発明の流動層ガス化炉の排出
固形物の分離・循環方法を実施するための循環フロー図
である。図１において、１９は磁力選別機、２０はボー
ルミル、２１は分級機、２２は破砕物ホッパー、ｋは鉄
分であり、図４と同一符号は同一の言葉を表す。廃棄物
ａが流動層ガス化炉２に供給されて熱分解ガス化される
に伴い、元から廃棄物に含まれていた不燃物ｉが流動層
底部に堆積する。このため、不燃物排出シュート１４に
直結したトロンメル付き排出機１５を、連続的或いは間
欠的に運転することにより、不燃物ｉを流動媒体ｈや固
形カーボンｊと共に炉から排出する。不燃物排出シュー
ト１４は水冷構造として、流動媒体ｈ，不燃物ｉ，固形
カーボンｊの混合物を３００℃位まで冷却する。

【００１５】冷却の目的は、この後の分級，破砕，磁選
に関わる機器の保護にある。通常トロンメル孔径は１０
〜２５ｍｍで選定されるが、通常は１５ｍｍ程度を用い
る。したがって、ここでは大サイズ＝１５ｍｍである。
トロンメルの篩上である不燃物ｉ（大サイズ以上）は系
外へ、篩下の流動媒体ｈ，不燃物ｉ，固形カーボンｊの
混合物（大サイズ以下）はバケットコンベア１６へ、共
にガスシール用のバルブを常時閉、排出時のみ開とする
ことにより、ガスリーク量を最小限に減らしつつ排出さ
れる。バケットコンベア１６により上方へ搬送された流
動媒体ｈ，不燃物ｉ，固形カーボンｊの混合物（大サイ
ズ以下）は、鉄分ｋを分離回収するためにドラム式の磁
力選別機１９に供給される。

【００１６】次いで、振動篩形式の分級機１７に供給さ
れる。ここでは通常目開き４ｍｍの篩を用いるため、中
サイズ＝４ｍｍとなる。篩下の流動媒体ｈ，不燃物ｉ，
固形カーボンｊの混合物（中サイズ以下）は、スクリュ
ー式の流動媒体供給機１８に送られ、連続的或いは間欠
的に流動層ガス化炉２に供給される。分級機１７の篩上
となる不燃物ｉと固形カーボンｊの混合物（中サイズ以
上）は、ボールミル２０で破砕した後に、分級機２１に
供給される。分級機２１の目開きは通常１．５ｍｍであ
ることから、小サイズ＝１．５ｍｍとなる。なお、上記
のボールミル２０と分級機２１を一体化して、例えばス
クリーン付きのボールミルとすることも可能である。

【００１７】分級機２１の篩下である不燃物ｉと固形カ
ーボンｊの混合物（小サイズ以下）は、破砕物ホッパー
２２に貯留された後に、ホッパー出口のロータリーバル
ブを介して、廃棄物供給装置１に供給され、廃棄物ａと
共に流動層ガス化炉２に戻される。同じく篩上である不
燃物ｉ（小サイズ以上）は系外に排出される。この結
果、流動媒体ｈとして通常用いられる０．６ｍｍ前後の
硅砂は、分級機１７の性能が良ければ、全量を粉砕する
ことなく、ガス化炉に戻すことが出来る。また、元々大
サイズ以上であった不燃物ｉと、中サイズ以上である小
サイズ以下に粉砕できなかった不燃物ｉは系外に排出さ
れ、残りはガス化炉の流動媒体となる。固形カーボンｊ
は、中サイズ以上のものだけが小サイズ以下に粉砕され
てガス化炉に戻される。

【００１８】次に、本発明の別の循環フロー図を示す図
２を用いて、本発明の別の実施例を説明する。図２に
て、２３はオーバーフロー物搬送機である。ここでは、
流動層ガス化炉２の流動層からオーバーフローした流動
媒体ｈと固形カーボンｊを、スクリュー式のオーバーフ
ロー物搬送機２３を用いて、バケットコンベア１６に供
給する新たなラインを図１に加えられている。こうする
と、流動層の底部から排出するよりも、固形カーボンを
優先的に流動層から抜くことが出来る。廃棄物ａを熱分
解ガス化したときに固形カーボンを大量に生成する特定
の廃棄物（例えば廃車シュレッダーダスト）に対して、
特に有効な方法である。この場合、抜き出した固形カー
ボンの大部分を破砕してからガス化炉に戻す必要がある
ので、分級機１７の目開きは通常の４ｍｍより小さくす
る必要がある。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果を奏する
ことができる。 （１）流動媒体は、粉砕しないでガス化炉に戻すことが
でき、流動媒体の損耗を減らすことができる。 （２）固形カーボンの全量を微粉化してガス化炉に戻す
ため、固形カーボンの有する燃焼熱を１００％有効利用
できる。 （３）不燃物は出来るだけ外に取り出し、有価物を回収
してリサイクル利用できる。 （４）磁力選別により鉄分を還元雰囲気中で分離でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流動層ガス化炉の排出固形物の分離・
循環フローを示す循環フロー図。

【図２】本発明の流動層ガス化炉の排出固形物の分離・
循環フローの他の例を示す循環フロー図。

【図３】公知の廃棄物ガス化溶融システムの概念図。

【図４】従来の流動焼却炉と同じガス化炉の流動媒体循
環フロー図。

【符号の説明】

１：廃棄物供給装置、２：流動層ガス化炉、３：空気
室、４：空気分散板、５：流動層、６：フリーボード、
７：旋回溶融炉、８：一次燃焼室、９：二次燃焼室、１
０：スラグ分離部、１１、１２：昇温用バーナ、１３：
ディフレクター、１４：不燃物排出シュート、１５：ト
ロンメル付き排出機、１６：バケットコンベア、１７：
分級機、１８：流動媒体供給機、１９：磁力選別機、２
０：ボールミル、２１：分級機、２２：破砕物ホッパ
ー、２３：オーバーフロー物搬送機 ａ：廃棄物、ｂ：一次空気、ｃ：二次空気、ｄ：生成ガ
ス、ｅ：三次空気、ｆ：排ガス、ｇ：スラグ、ｈ：流動
媒体、ｉ：不燃物、ｊ：固形カーボン、ｋ：鉄分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧野 安男 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 廣勢 哲久 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 大下 孝裕 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を低温で熱分解ガス化する流動層
   ガス化炉の排出固形物を分離・循環する方法において、
   前記排出固形物が流動媒体と不燃物と固形カーボンから
   成る混合物であり、該混合物を、（１）所定サイズ以上
   の不燃物と、（２）所定サイズ以下の流動媒体と不燃物
   と固形カーボンと、（３）鉄分とに、分級と粉砕と磁力
   選別を適宜組み合わせて、流動媒体を粉砕することなく
   分別し、前記（１）と（３）を系外に取り出すと共に、
   （２）を該流動層ガス化炉に循環することとし、前記所
   定サイズを１ｍｍ〜１０ｍｍ間の任意の数値から選択す
   ることを特徴とする排出固形物の分離・循環方法。
2. 【請求項２】 廃棄物を低温で熱分解ガス化する流動層
   ガス化炉の排出固形物を分離・循環する方法において、
   前記排出固形物が流動媒体と不燃物と固形カーボンから
   成る混合物であり、該混合物を、まず分級により１０ｍ
   ｍ以上の大サイズの不燃物を分離し、次いで磁力選別に
   より鉄分を分離し、更に、（Ａ）、分級により、中サイ
   ズ以上の不燃物と固形カーボン（ａ）と、中サイズ以下
   の流動媒体と不燃物と固形カーボン（ｂ）に分け、
   （Ｂ）、（ａ）を粉砕と分級により、小サイズ以上の不
   燃物（ｃ）と、小サイズ以下の流動媒体と固形カーボン
   （ｄ）に分け、（Ｃ）、（ｃ）を回収すると共に、
   （ｂ）と（ｄ）を流動層ガス化炉に循環することとし、
   前記中サイズと小サイズが所定サイズの１ｍｍ〜１０ｍ
   ｍの間にあることを特徴とする排出固形物の分離・循環
   方法。
3. 【請求項３】 前記流動層ガス化炉からの固形物の排出
   は、該流動層ガス化炉の炉底から行われることを特徴と
   する請求項１又は２記載の排出固形物の分離・循環方
   法。
4. 【請求項４】 前記流動層ガス化炉からの固形物の排出
   は、該流動層ガス化炉の炉底及び流動層のオーバーフロ
   ーにより行われることを特徴とする請求項１又は２記載
   の排出固形物の分離・循環方法。