JP2002005581A - Ｃｏ２分解装置 - Google Patents
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- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＯ2の分解・固定化のための原料と副産物
を循環使用することができ、かつ効率の良いＣＯ2装置
を提供する。 【解決手段】 排ガス処理装置１７を通った排ガスは、
ＣＯ2反応器２２に導かれる。ＣＯ2反応器２２中の温度
は300〜700℃程度に保たれており、その中には、灰溶融
炉２４からメタル成分として回収されたFeと少量のCuが
溶融状態で吹き込まれ、Ｃと酸化鉄と少量のCuが及び残
ガスが残る。酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分離装置２３はこ
れらを分離する。酸化鉄は、灰溶融炉２４に投入され、
灰溶融炉２４が有する還元作用により還元されて、メタ
ル分として取り出され、再びＣＯ 2反応器２２中に投入
される。灰溶融炉に投入される焼却灰の中には鉄分がい
くらか含まれているので、消耗する鉄分はこの鉄分で補
充され、連続運転中の酸化鉄の追加投入は不要である。
を循環使用することができ、かつ効率の良いＣＯ2装置
を提供する。 【解決手段】 排ガス処理装置１７を通った排ガスは、
ＣＯ2反応器２２に導かれる。ＣＯ2反応器２２中の温度
は300〜700℃程度に保たれており、その中には、灰溶融
炉２４からメタル成分として回収されたFeと少量のCuが
溶融状態で吹き込まれ、Ｃと酸化鉄と少量のCuが及び残
ガスが残る。酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分離装置２３はこ
れらを分離する。酸化鉄は、灰溶融炉２４に投入され、
灰溶融炉２４が有する還元作用により還元されて、メタ
ル分として取り出され、再びＣＯ 2反応器２２中に投入
される。灰溶融炉に投入される焼却灰の中には鉄分がい
くらか含まれているので、消耗する鉄分はこの鉄分で補
充され、連続運転中の酸化鉄の追加投入は不要である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として廃棄物焼
却設備、工業炉等の設備から排出されるＣＯ2を分解す
る装置に関するものである。
却設備、工業炉等の設備から排出されるＣＯ2を分解す
る装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】廃棄物焼却設備、その他加熱炉等の工業
炉等からは、多量のＣＯ2が排出されている。すなわ
ち、これらの設備における燃料は主として炭化水素から
なっており、燃焼排ガス中にはその燃焼生成物であるＣ
Ｏ2とＨ2Ｏが含まれる。このうち、Ｈ2Ｏは冷却するこ
とにより液体とすることができ、排水処理設備を通して
放流できるが、ＣＯ2については、大気放散されてい
る。しかるに、地球温暖化対策の必要性が高まるにつ
れ、ＣＯ2の排出が規制される動向にあり、何らかの対
策が必要とされるようになってきている。
炉等からは、多量のＣＯ2が排出されている。すなわ
ち、これらの設備における燃料は主として炭化水素から
なっており、燃焼排ガス中にはその燃焼生成物であるＣ
Ｏ2とＨ2Ｏが含まれる。このうち、Ｈ2Ｏは冷却するこ
とにより液体とすることができ、排水処理設備を通して
放流できるが、ＣＯ2については、大気放散されてい
る。しかるに、地球温暖化対策の必要性が高まるにつ
れ、ＣＯ2の排出が規制される動向にあり、何らかの対
策が必要とされるようになってきている。
【０００３】このような問題に対処する１方法として、
発明者は廃棄物焼却設備の排ガス処理系統にＣＯ2固定
化装置を設け、排ガスをほとんど排出しないようにする
設備を発明し、その内容は特開平１１−１５９７３１号
公報に公開されている（先願発明という）。
発明者は廃棄物焼却設備の排ガス処理系統にＣＯ2固定
化装置を設け、排ガスをほとんど排出しないようにする
設備を発明し、その内容は特開平１１−１５９７３１号
公報に公開されている（先願発明という）。
【０００４】その実施の形態の１例である設備概要を図
３に示す。廃棄物焼却炉１１から発生する排ガスの一部
は、除塵器１２でダストを取り除かれ、熱交換器１３で
ボイラへの給水を加熱して自らは低温となった後、ブロ
ワ１４に吸引されて混合器１５へ送られる。ブロワ１４
の前での排ガスの温度は、400〜600℃に低下している。
３に示す。廃棄物焼却炉１１から発生する排ガスの一部
は、除塵器１２でダストを取り除かれ、熱交換器１３で
ボイラへの給水を加熱して自らは低温となった後、ブロ
ワ１４に吸引されて混合器１５へ送られる。ブロワ１４
の前での排ガスの温度は、400〜600℃に低下している。
【０００５】混合器１５には、酸素製造装置１６によっ
て空気から分離された酸素が供給されており、燃焼室内
に開口部を有する混合器１５内で、酸素と排ガスが混合
されて擬似空気が生成される。この擬似空気は、実質的
に酸素とＣＯ2、Ｈ2Ｏから構成され、酸素濃度は２４〜
２８％とされている。この擬似空気は、主酸化剤として
火格子又は分散板の下部から炉内に吹き込まれたり、２
次燃焼室に吹き込まれたりする。
て空気から分離された酸素が供給されており、燃焼室内
に開口部を有する混合器１５内で、酸素と排ガスが混合
されて擬似空気が生成される。この擬似空気は、実質的
に酸素とＣＯ2、Ｈ2Ｏから構成され、酸素濃度は２４〜
２８％とされている。この擬似空気は、主酸化剤として
火格子又は分散板の下部から炉内に吹き込まれたり、２
次燃焼室に吹き込まれたりする。
【０００６】再循環されなかった排ガスは、排ガス処理
設備１７に送られ、ダストと水分が取り除かれる。この
排ガスの成分は、実質的にＣＯ2とＨ2Ｏのみであるの
で、水分が除去されることによりＣＯ2のみが残る。こ
のＣＯ2をＣＯ2固化装置１８に送って固化する。排ガス
処理装置１７で除去された水分は排水処理設備１９で処
理後、放流される。
設備１７に送られ、ダストと水分が取り除かれる。この
排ガスの成分は、実質的にＣＯ2とＨ2Ｏのみであるの
で、水分が除去されることによりＣＯ2のみが残る。こ
のＣＯ2をＣＯ2固化装置１８に送って固化する。排ガス
処理装置１７で除去された水分は排水処理設備１９で処
理後、放流される。
【０００７】排ガス中に窒素が含まれないので、排ガス
量が従来の廃棄物焼却炉に比して少なくて済み、排ガス
処理設備１７を小型化できる。また、ＣＯ2固化装置１
８を通った後は、実質的に残る気体はなくなるので、従
来必要であった煙突２０が必要でなくなる。
量が従来の廃棄物焼却炉に比して少なくて済み、排ガス
処理設備１７を小型化できる。また、ＣＯ2固化装置１
８を通った後は、実質的に残る気体はなくなるので、従
来必要であった煙突２０が必要でなくなる。
【０００８】熱交換器１３で加熱された給水は、廃棄物
焼却炉１１に付属する排ガスボイラによって蒸気とさ
れ、発電プラント２１に送られて発電に利用される。酸
素製造装置１６で分離された窒素は、廃棄物焼却炉１１
に送られて、炉壁や火格子、分散板等の冷却に使用され
る。
焼却炉１１に付属する排ガスボイラによって蒸気とさ
れ、発電プラント２１に送られて発電に利用される。酸
素製造装置１６で分離された窒素は、廃棄物焼却炉１１
に送られて、炉壁や火格子、分散板等の冷却に使用され
る。
【０００９】混合器１５においては、混合される排ガス
の量は、ほぼ廃棄物の処理量に応じて決定される略一定
の量であり、酸素の量が廃棄物の処理量の他に炉内燃焼
状態と排ガス中の酸素濃度に応じて決定される。すなわ
ち、一般に炉内温度が高すぎれば酸素量を減らし、炉内
温度が低すぎるときは酸素量を増やす。しかし、炉内温
度が高すぎる場合でも、排ガス中の酸素濃度が低い場合
には、酸素量を減らすことは行わない。これらの酸素量
の調整方法は、従来の空気量の調整方法と同じである。
しかし、本発明の場合には、酸素量の調整であるので、
従来のように空気量を調整するのに比して１／５の流動
変動で済み、流動変動が燃焼状況変動の要因になること
が少なくなる。
の量は、ほぼ廃棄物の処理量に応じて決定される略一定
の量であり、酸素の量が廃棄物の処理量の他に炉内燃焼
状態と排ガス中の酸素濃度に応じて決定される。すなわ
ち、一般に炉内温度が高すぎれば酸素量を減らし、炉内
温度が低すぎるときは酸素量を増やす。しかし、炉内温
度が高すぎる場合でも、排ガス中の酸素濃度が低い場合
には、酸素量を減らすことは行わない。これらの酸素量
の調整方法は、従来の空気量の調整方法と同じである。
しかし、本発明の場合には、酸素量の調整であるので、
従来のように空気量を調整するのに比して１／５の流動
変動で済み、流動変動が燃焼状況変動の要因になること
が少なくなる。
【００１０】また、図示されていないが、廃棄物焼却炉
１１から、除塵器１２、熱交換器１３、ブロワ１４を経
て混合器１５に至る排ガス再循環系に、パルス燃焼器を
設置することが好ましい。パルス燃焼器による脈動流
は、内壁付近の境界層を剥離させ、ダストの付着を低減
する効果があるので、CaCl2のように、高温ではガス状
でありながら、400〜600℃では固体状になるような物質
が内壁等に付着、固化してバイパスの閉塞トラブルを引
き起こすことを防止することができる。
１１から、除塵器１２、熱交換器１３、ブロワ１４を経
て混合器１５に至る排ガス再循環系に、パルス燃焼器を
設置することが好ましい。パルス燃焼器による脈動流
は、内壁付近の境界層を剥離させ、ダストの付着を低減
する効果があるので、CaCl2のように、高温ではガス状
でありながら、400〜600℃では固体状になるような物質
が内壁等に付着、固化してバイパスの閉塞トラブルを引
き起こすことを防止することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図３に示したような設
備においては、ＣＯ2固定化装置１８が設けられている
ので、大気中に排出される燃焼排ガスをほぼ無くするこ
とができる。よって、前記のようなＣＯ2排出に伴う問
題点が解消されると共に、大気放散される排ガスがほと
んどなくなるので、排ガス処理設備が極簡単なもので済
むという効果がある。
備においては、ＣＯ2固定化装置１８が設けられている
ので、大気中に排出される燃焼排ガスをほぼ無くするこ
とができる。よって、前記のようなＣＯ2排出に伴う問
題点が解消されると共に、大気放散される排ガスがほと
んどなくなるので、排ガス処理設備が極簡単なもので済
むという効果がある。
【００１２】しかしながら、従来知られていたＣＯ2固
定化装置は、効率が悪かったり、ＣＯ2固定化のために
特別の原料を必要とし、かつ副産物の処理が必要である
のでランニングコストがかかりすぎるというような問題
点があった。
定化装置は、効率が悪かったり、ＣＯ2固定化のために
特別の原料を必要とし、かつ副産物の処理が必要である
のでランニングコストがかかりすぎるというような問題
点があった。
【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ＣＯ2の分解・固定化のための原料と副産物を
循環使用することができ、かつ効率の良いＣＯ2分解装
置を提供することを課題とする。
もので、ＣＯ2の分解・固定化のための原料と副産物を
循環使用することができ、かつ効率の良いＣＯ2分解装
置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、金属とＣＯ2を反応させて金属酸化物
と炭素を得るＣＯ2還元装置と、得られた金属酸化物と
炭素を分離する炭素分離装置と、分離された金属酸化物
を還元する還元装置とを有してなり、還元装置で金属酸
化物を還元して得られた金属を、前記ＣＯ2還元装置で
使用する機能を有することを特徴とするＣＯ2分解装置
（請求項１）である。
の第１の手段は、金属とＣＯ2を反応させて金属酸化物
と炭素を得るＣＯ2還元装置と、得られた金属酸化物と
炭素を分離する炭素分離装置と、分離された金属酸化物
を還元する還元装置とを有してなり、還元装置で金属酸
化物を還元して得られた金属を、前記ＣＯ2還元装置で
使用する機能を有することを特徴とするＣＯ2分解装置
（請求項１）である。
【００１５】本手段においては、ＣＯ2還元装置におい
て、金属とＣＯ2を反応させることにより金属酸化物と
炭素を得てＣＯ2を分解・固定する。そして、得られた
金属酸化物と炭素を、炭素分離装置により分離する。分
離された炭素は、種々の原料として有効利用することが
できる。通常、副産物として得られた金属酸化物の処理
が問題となるが、本手段においては、これを還元装置に
より還元し、ＣＯ2還元装置の原料として循環利用す
る。必要に応じて金属の消耗分だけの金属又は金属酸化
物を補充する。
て、金属とＣＯ2を反応させることにより金属酸化物と
炭素を得てＣＯ2を分解・固定する。そして、得られた
金属酸化物と炭素を、炭素分離装置により分離する。分
離された炭素は、種々の原料として有効利用することが
できる。通常、副産物として得られた金属酸化物の処理
が問題となるが、本手段においては、これを還元装置に
より還元し、ＣＯ2還元装置の原料として循環利用す
る。必要に応じて金属の消耗分だけの金属又は金属酸化
物を補充する。
【００１６】このように、本手段においてはＣＯ2を還
元するための金属を循環利用しているので、新しい金属
が必要とされる場合でも極わずかであり、また、副産物
として生成される金属酸化物は原則として全量再使用す
ることができる。よって、原料を運搬したり、副産物を
処理のために運搬する必要が無くなると共に、効率よく
ＣＯ2を分解できる。また、金属とＣＯ2の反応は発熱反
応であるので反応が自己維持され、反応が安定化してト
ラブルが少なくなる。
元するための金属を循環利用しているので、新しい金属
が必要とされる場合でも極わずかであり、また、副産物
として生成される金属酸化物は原則として全量再使用す
ることができる。よって、原料を運搬したり、副産物を
処理のために運搬する必要が無くなると共に、効率よく
ＣＯ2を分解できる。また、金属とＣＯ2の反応は発熱反
応であるので反応が自己維持され、反応が安定化してト
ラブルが少なくなる。
【００１７】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、前記金属が鉄であることを特
徴とするもの（請求項２）である。
前記第１の手段であって、前記金属が鉄であることを特
徴とするもの（請求項２）である。
【００１８】ＣＯ2と反応して酸化物となる金属は、
鉄、アルミニウム、マグネシウム等、いろいろなものが
考えられるが、これらの中で鉄は容易に入手することが
でき、比較的低温（700℃程度以下）でＣＯ2と反応す
る。よって、反応温度を高くする必要が無く、エネルギ
ーコストが安くて済むばかりでなく、特殊な耐火物を必
要としないので設備費が安くて済み、かつ炉の寿命を長
くすることができる。また、中間生成物としてＣＯが生
成されないので、ＣＯを燃焼させるための設備が不要で
あり、設備構成が簡単になる。さらに、アルミニウム等
に比して酸化物の還元が容易であり、既存の設備を利用
して還元を行うことができる。加えて、比重が重く磁性
を有するので、炭素と酸化物を分離する場合、風力選
別、磁力選別を有効に利用することができる。
鉄、アルミニウム、マグネシウム等、いろいろなものが
考えられるが、これらの中で鉄は容易に入手することが
でき、比較的低温（700℃程度以下）でＣＯ2と反応す
る。よって、反応温度を高くする必要が無く、エネルギ
ーコストが安くて済むばかりでなく、特殊な耐火物を必
要としないので設備費が安くて済み、かつ炉の寿命を長
くすることができる。また、中間生成物としてＣＯが生
成されないので、ＣＯを燃焼させるための設備が不要で
あり、設備構成が簡単になる。さらに、アルミニウム等
に比して酸化物の還元が容易であり、既存の設備を利用
して還元を行うことができる。加えて、比重が重く磁性
を有するので、炭素と酸化物を分離する場合、風力選
別、磁力選別を有効に利用することができる。
【００１９】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、前記還元装置が、還元性雰囲
気下で廃棄物焼却灰を溶融するための灰溶融炉であるこ
とを特徴とするもの（請求項３）である。
前記第２の手段であって、前記還元装置が、還元性雰囲
気下で廃棄物焼却灰を溶融するための灰溶融炉であるこ
とを特徴とするもの（請求項３）である。
【００２０】還元性雰囲気下で廃棄物焼却灰を溶融する
ための灰溶融炉は、廃棄物焼却灰をスラグ化して資源化
するためのものであり、最近建設される廃棄物焼却炉に
はほとんど付属されていると共に、従来の廃棄物焼却炉
にも設置されるようになってきている。この灰溶融炉に
おいては、金属酸化物は還元され、溶融メタルとして取
り出される。廃棄物の中には鉄くずが含まれており、こ
れらの焼却灰の中から鉄が取り出される。本手段におい
ては、これに加え、最初に所定量の酸化鉄を加えること
により、生成される鉄の量が還元装置において必要とさ
れる量になるようにする。そして、生成された鉄を、還
元装置において還元剤として使用し、そこで生成された
酸化鉄を再び灰溶融炉に投入して還元する。
ための灰溶融炉は、廃棄物焼却灰をスラグ化して資源化
するためのものであり、最近建設される廃棄物焼却炉に
はほとんど付属されていると共に、従来の廃棄物焼却炉
にも設置されるようになってきている。この灰溶融炉に
おいては、金属酸化物は還元され、溶融メタルとして取
り出される。廃棄物の中には鉄くずが含まれており、こ
れらの焼却灰の中から鉄が取り出される。本手段におい
ては、これに加え、最初に所定量の酸化鉄を加えること
により、生成される鉄の量が還元装置において必要とさ
れる量になるようにする。そして、生成された鉄を、還
元装置において還元剤として使用し、そこで生成された
酸化鉄を再び灰溶融炉に投入して還元する。
【００２１】本手段においては、運転中に失われる酸化
鉄が存在する場合でも、廃棄物から入ってくる鉄分によ
って補われるので、初期に所定量の酸化鉄を投入すれ
ば、その後は循環使用される酸化鉄と廃棄物から入って
くる鉄分でＣＯ2の還元に必要な鉄をまかなうことがで
き、廃棄物中の鉄分の有効利用が可能である。
鉄が存在する場合でも、廃棄物から入ってくる鉄分によ
って補われるので、初期に所定量の酸化鉄を投入すれ
ば、その後は循環使用される酸化鉄と廃棄物から入って
くる鉄分でＣＯ2の還元に必要な鉄をまかなうことがで
き、廃棄物中の鉄分の有効利用が可能である。
【００２２】また、廃棄物焼却炉に付属している設備を
そのまま使用できるので、あらたな還元設備を必要とせ
ず、かつ、還元用のエネルギーとして廃棄物焼却炉に付
属している発電設備の電力を使用することができて、エ
ネルギーの有効利用が図れる。
そのまま使用できるので、あらたな還元設備を必要とせ
ず、かつ、還元用のエネルギーとして廃棄物焼却炉に付
属している発電設備の電力を使用することができて、エ
ネルギーの有効利用が図れる。
【００２３】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、分
解されるＣＯ2が廃棄物焼却設備から排出される排ガス
であることを特徴とするもの（請求項４）である。
前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、分
解されるＣＯ2が廃棄物焼却設備から排出される排ガス
であることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２４】本手段においては、比較的濃度の高いＣＯ
2が処理対象となるので、反応性が大きく、トラブルの
少ない設備とすることができる。特に、前記第３の手段
でもあるものにおいては、廃棄物焼却炉という一つの大
きな設備系統内において、還元装置及びそれに必要とさ
れるエネルギーをまかなうことができる。また、炭素分
離装置を還元装置の極近くに設置することができるの
で、鉄とその酸化物の循環経路が短くて済む。
2が処理対象となるので、反応性が大きく、トラブルの
少ない設備とすることができる。特に、前記第３の手段
でもあるものにおいては、廃棄物焼却炉という一つの大
きな設備系統内において、還元装置及びそれに必要とさ
れるエネルギーをまかなうことができる。また、炭素分
離装置を還元装置の極近くに設置することができるの
で、鉄とその酸化物の循環経路が短くて済む。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて図を用いて説明する。図１は、本発明を、図３に
示したような廃棄物焼却炉から排出されるＣＯ2の分解
に使用した実施の形態の例を示す図であり、廃棄物焼却
炉としての主要構成部の作用については図３で説明した
ものと同じであるので、その説明を省略する。図１にお
いて、２２はＣＯ2反応器（ＣＯ2還元装置に相当）、２
３は酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分離装置（炭素分離装置に
相当）、２３は灰溶融炉（還元装置に相当）であり、こ
れらが図３で示したＣＯ2固定化装置１８に相当してい
る。２５は二次燃焼室である。
ついて図を用いて説明する。図１は、本発明を、図３に
示したような廃棄物焼却炉から排出されるＣＯ2の分解
に使用した実施の形態の例を示す図であり、廃棄物焼却
炉としての主要構成部の作用については図３で説明した
ものと同じであるので、その説明を省略する。図１にお
いて、２２はＣＯ2反応器（ＣＯ2還元装置に相当）、２
３は酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分離装置（炭素分離装置に
相当）、２３は灰溶融炉（還元装置に相当）であり、こ
れらが図３で示したＣＯ2固定化装置１８に相当してい
る。２５は二次燃焼室である。
【００２６】排ガス処理装置１７を通った排ガスは、冷
却されて水分を除去されており、成分のほとんどはＣＯ
2から構成されている。このガスはＣＯ2反応器２２に導
かれる。ＣＯ2反応器２２中の温度は600〜1000℃に保た
れており、その中には、灰溶融炉２４からメタル成分と
して回収されたFeと少量のCuが溶融状態で吹き込まれ
る。そして、ＣＯ2とFeは 4Fe+3CO2→3C+2Fe2O3 なる反応を行い、ＣとFe2Ｏ3が生成する。また、比較的
低温域では、 3Fe+2CO2→2C+Fe3O4 なる反応が支配的となる。
却されて水分を除去されており、成分のほとんどはＣＯ
2から構成されている。このガスはＣＯ2反応器２２に導
かれる。ＣＯ2反応器２２中の温度は600〜1000℃に保た
れており、その中には、灰溶融炉２４からメタル成分と
して回収されたFeと少量のCuが溶融状態で吹き込まれ
る。そして、ＣＯ2とFeは 4Fe+3CO2→3C+2Fe2O3 なる反応を行い、ＣとFe2Ｏ3が生成する。また、比較的
低温域では、 3Fe+2CO2→2C+Fe3O4 なる反応が支配的となる。
【００２７】Cuは1200℃以上の温度でないと反応に寄与
しないため、そのまま残る。よって、ＣＯ2反応器２２
中には、Ｃと酸化鉄、及び残ガスと少量のCuが残る。
しないため、そのまま残る。よって、ＣＯ2反応器２２
中には、Ｃと酸化鉄、及び残ガスと少量のCuが残る。
【００２８】酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分離装置２３はこ
れらを分離する。まず、気体である残ガスを分離した後
冷却し、ボールミル等により個体残留物を粉砕し、その
後風力選別により主としてＣを分離する。さらに、磁力
選別により主として酸化鉄とCuを分離する。分離された
ＣとCuは、所定の原料として有効利用される。
れらを分離する。まず、気体である残ガスを分離した後
冷却し、ボールミル等により個体残留物を粉砕し、その
後風力選別により主としてＣを分離する。さらに、磁力
選別により主として酸化鉄とCuを分離する。分離された
ＣとCuは、所定の原料として有効利用される。
【００２９】酸化鉄は、灰溶融炉２４に投入され、灰溶
融炉２４が有する還元作用により還元されて、メタル分
として取り出され、再びＣＯ2反応器２２中に投入され
る。一般に、通常状態において灰溶融炉２４のメタルと
して得られる鉄の量は、ＣＯ 2反応器２２中で廃棄物焼
却炉から発生するＣＯ2を還元するのに必要な量には及
ばない。
融炉２４が有する還元作用により還元されて、メタル分
として取り出され、再びＣＯ2反応器２２中に投入され
る。一般に、通常状態において灰溶融炉２４のメタルと
して得られる鉄の量は、ＣＯ 2反応器２２中で廃棄物焼
却炉から発生するＣＯ2を還元するのに必要な量には及
ばない。
【００３０】よって、初期状態において、必要な量の酸
化鉄を、特別に灰溶融炉２４中に投入しておく。一度投
入を行えば、後は循環使用が行われるので、例えばCuや
Ｃと分離されずに排出されたりして消耗する分の酸化鉄
を補ってやればよい。普通は、灰溶融炉に投入される焼
却灰の中には鉄分が１〜４wt％程度含まれているので、
消耗する鉄分はこの鉄分で補充され、連続運転中の酸化
鉄の追加投入は不要である。
化鉄を、特別に灰溶融炉２４中に投入しておく。一度投
入を行えば、後は循環使用が行われるので、例えばCuや
Ｃと分離されずに排出されたりして消耗する分の酸化鉄
を補ってやればよい。普通は、灰溶融炉に投入される焼
却灰の中には鉄分が１〜４wt％程度含まれているので、
消耗する鉄分はこの鉄分で補充され、連続運転中の酸化
鉄の追加投入は不要である。
【００３１】酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分離装置２３から
排出された排ガスは、二次燃焼室２５に送られ、灰溶融
炉２４からの排ガスと混合された上で、Ｏ2を富化され
て２次燃焼させられて、廃棄物焼却炉１１に吹き込まれ
る。廃棄物焼却炉１１と灰溶融炉２４が互いに近い位置
に配設されている場合には、酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分
離装置２３からの排ガスを、２次燃焼室２５を介さず
に、廃棄物焼却炉１１に直接送ってもよい。
排出された排ガスは、二次燃焼室２５に送られ、灰溶融
炉２４からの排ガスと混合された上で、Ｏ2を富化され
て２次燃焼させられて、廃棄物焼却炉１１に吹き込まれ
る。廃棄物焼却炉１１と灰溶融炉２４が互いに近い位置
に配設されている場合には、酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分
離装置２３からの排ガスを、２次燃焼室２５を介さず
に、廃棄物焼却炉１１に直接送ってもよい。
【００３２】このような系となっているので、排ガス処
理装置１７から煙突２０に排出されるＣＯ2の量はほと
んど無くなる。よって、煙突２０を小さくできるか無く
することができると共に、ダイオキシン等の有害物質の
放出が抑えられるので、排ガス処理設備１７を簡単なも
のとすることができる。
理装置１７から煙突２０に排出されるＣＯ2の量はほと
んど無くなる。よって、煙突２０を小さくできるか無く
することができると共に、ダイオキシン等の有害物質の
放出が抑えられるので、排ガス処理設備１７を簡単なも
のとすることができる。
【００３３】図２に灰溶融炉２４の構成の例を示す。灰
溶融炉２４は一種の電気炉であり、灰装入シュートから
投入された焼却灰、飛灰に、３本の電極により電流を流
して電気抵抗加熱を行い、灰を溶融還元する。灰が溶融
するとその中の成分の比重の違いにより、炉体の最下部
に鉄や銅からなる溶融メタル層が形成され、その上に溶
融スラグ層が形成される。そして、その上に未溶融の焼
却灰層が形成される。溶融メタルと、溶融スラグは、そ
れぞれの層に対応する高さに設けられた取り出し口から
取り出される。
溶融炉２４は一種の電気炉であり、灰装入シュートから
投入された焼却灰、飛灰に、３本の電極により電流を流
して電気抵抗加熱を行い、灰を溶融還元する。灰が溶融
するとその中の成分の比重の違いにより、炉体の最下部
に鉄や銅からなる溶融メタル層が形成され、その上に溶
融スラグ層が形成される。そして、その上に未溶融の焼
却灰層が形成される。溶融メタルと、溶融スラグは、そ
れぞれの層に対応する高さに設けられた取り出し口から
取り出される。
【００３４】灰の溶融に伴ってガスが発生するが、この
ガスは還元性であり、排気口から取り出されて図１に示
した二次燃焼室２５に導かれるか、直接廃棄物焼却炉１
１内に導かれる。
ガスは還元性であり、排気口から取り出されて図１に示
した二次燃焼室２５に導かれるか、直接廃棄物焼却炉１
１内に導かれる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、ＣＯ2を還元するための金
属を循環利用しているので、原料を運搬したり、副産物
を処理のために運搬する必要が無くなると共に、効率よ
くＣＯ2を分解できる。
項１に係る発明においては、ＣＯ2を還元するための金
属を循環利用しているので、原料を運搬したり、副産物
を処理のために運搬する必要が無くなると共に、効率よ
くＣＯ2を分解できる。
【００３６】請求項２に係る発明においては、反応温度
を高くする必要が無く、よってエネルギーコストが安く
て済むばかりでなく、特殊な耐火物を必要としないので
設備費が安くて済み、かつ炉の寿命を長くすることがで
きる。また、中間生成物としてＣＯが生成されないの
で、ＣＯを燃焼させるための設備が不要であり、設備構
成が簡単になる。さらに、アルミニウム等に比して酸化
物の還元が容易であり、既存の設備を利用して還元を行
うことができる。加えて、比重が重く磁性を有するの
で、炭素と酸化物を分離する場合、風力選別、磁力選別
を有効に利用することができる。
を高くする必要が無く、よってエネルギーコストが安く
て済むばかりでなく、特殊な耐火物を必要としないので
設備費が安くて済み、かつ炉の寿命を長くすることがで
きる。また、中間生成物としてＣＯが生成されないの
で、ＣＯを燃焼させるための設備が不要であり、設備構
成が簡単になる。さらに、アルミニウム等に比して酸化
物の還元が容易であり、既存の設備を利用して還元を行
うことができる。加えて、比重が重く磁性を有するの
で、炭素と酸化物を分離する場合、風力選別、磁力選別
を有効に利用することができる。
【００３７】請求項３に係る発明においては、運転中に
失われる酸化鉄が存在する場合でも、廃棄物から入って
くる鉄分によって補われるので、初期に所定量の酸化鉄
を投入すれば、その後は循環使用される酸化鉄と廃棄物
から入ってくる鉄分でＣＯ2の還元に必要な鉄をまかな
うことができ、廃棄物中の鉄分の有効利用が可能であ
る。
失われる酸化鉄が存在する場合でも、廃棄物から入って
くる鉄分によって補われるので、初期に所定量の酸化鉄
を投入すれば、その後は循環使用される酸化鉄と廃棄物
から入ってくる鉄分でＣＯ2の還元に必要な鉄をまかな
うことができ、廃棄物中の鉄分の有効利用が可能であ
る。
【００３８】また、廃棄物焼却炉に付属している設備を
そのまま使用できるので、あらたな還元設備を必要とせ
ず、かつ、還元用のエネルギーとして廃棄物焼却炉に付
属している発電設備の電力を使用することができて、エ
ネルギーの有効利用が図れる。
そのまま使用できるので、あらたな還元設備を必要とせ
ず、かつ、還元用のエネルギーとして廃棄物焼却炉に付
属している発電設備の電力を使用することができて、エ
ネルギーの有効利用が図れる。
【００３９】請求項４に係る発明においては、本手段に
おいては、比較的濃度の高いＣＯ2が処理対象となるの
で、反応性が大きく、トラブルの少ない設備とすること
ができる。さらに、廃棄物焼却炉という一つの大きな設
備系統内において、還元装置及びそれに必要とされるエ
ネルギーをまかなうことができ、かつ炭素分離装置を還
元装置の極近くに設置することができるので、鉄とその
酸化物の循環経路が短くて済む。
おいては、比較的濃度の高いＣＯ2が処理対象となるの
で、反応性が大きく、トラブルの少ない設備とすること
ができる。さらに、廃棄物焼却炉という一つの大きな設
備系統内において、還元装置及びそれに必要とされるエ
ネルギーをまかなうことができ、かつ炭素分離装置を還
元装置の極近くに設置することができるので、鉄とその
酸化物の循環経路が短くて済む。
【図１】本発明を、廃棄物焼却炉から排出されるＣＯ2
の分解に使用した実施の形態の例を示す図である。
の分解に使用した実施の形態の例を示す図である。
【図２】灰溶融炉の構成を示す図である。
【図３】先願発明の実施の形態の１例を示す図である。
１１…廃棄物焼却炉、１２…除塵器、１３…熱交換器、
１４…ブロワ、１５…混合器、１６…酸素製造装置、１
７…排ガス処理設備、１８…ＣＯ2固化装置、１９…排
水処理設備、２０…煙突、２１…発電プラント、２２…
ＣＯ2反応器、２３…酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分離装
置、２４…灰溶融炉、２５…二次燃焼室
１４…ブロワ、１５…混合器、１６…酸素製造装置、１
７…排ガス処理設備、１８…ＣＯ2固化装置、１９…排
水処理設備、２０…煙突、２１…発電プラント、２２…
ＣＯ2反応器、２３…酸化鉄／Cu／Ｃ／残ガス分離装
置、２４…灰溶融炉、２５…二次燃焼室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K070 DA01 DA12 4D002 AA09 AC04 BA06 BA12 CA13 DA11 DA22 EA01 EA07 EA11 HA02 HA08 4G046 CA01 CB02 CC10 4K045 AA04 BA10 CA02 4K056 AA05 AA19 CA20 DB02 DB04
Claims (4)
- 【請求項１】 金属とＣＯ2を反応させて金属酸化物と
炭素を得るＣＯ2還元装置と、得られた金属酸化物と炭
素を分離する炭素分離装置と、分離された金属酸化物を
還元する還元装置とを有してなり、還元装置で金属酸化
物を還元して得られた金属を、前記ＣＯ2還元装置で使
用する機能を有することを特徴とするＣＯ2分解装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のＣＯ2分解装置であっ
て、前記金属が鉄であることを特徴とするＣＯ2分解装
置。 - 【請求項３】 請求項２に記載のＣＯ2分解装置であっ
て、前記還元装置が、還元性雰囲気下で廃棄物焼却灰を
溶融するための灰溶融炉であることを特徴とするＣＯ2
分解装置。 - 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
項に記載のＣＯ2分解装置であって、分解されるＣＯ2が
廃棄物焼却設備から排出される排ガスであることを特徴
とするＣＯ2分解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000184057A JP2002005581A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | Ｃｏ２分解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000184057A JP2002005581A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | Ｃｏ２分解装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002005581A true JP2002005581A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18684544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000184057A Pending JP2002005581A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | Ｃｏ２分解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002005581A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009078175A1 (ja) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | ガス中の二酸化炭素を削減する方法及び二酸化炭素削減装置 |
| JP2009249247A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 炭素回収装置及び炭素回収方法 |
| JP2012170907A (ja) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Osaka Gas Co Ltd | 焼却灰の処理方法と処理設備 |
| JP2013542907A (ja) * | 2010-09-21 | 2013-11-28 | ハイ テンペラチュア フィジックス エルエルシー | カーボングラフェンおよび他のナノ材料の生成プロセス |
| JP2014527950A (ja) * | 2011-09-09 | 2014-10-23 | ボード オブ トラスティーズ オブノーザン イリノイ ユニバーシティー | 結晶性グラフェンおよび結晶性グラフェンの製造方法 |
-
2000
- 2000-06-20 JP JP2000184057A patent/JP2002005581A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009078175A1 (ja) * | 2007-12-18 | 2009-06-25 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | ガス中の二酸化炭素を削減する方法及び二酸化炭素削減装置 |
| JP2009149453A (ja) * | 2007-12-18 | 2009-07-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | ガス中の二酸化炭素を削減する方法及び二酸化炭素削減装置 |
| JP2009249247A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 炭素回収装置及び炭素回収方法 |
| JP2013542907A (ja) * | 2010-09-21 | 2013-11-28 | ハイ テンペラチュア フィジックス エルエルシー | カーボングラフェンおよび他のナノ材料の生成プロセス |
| JP2012170907A (ja) * | 2011-02-22 | 2012-09-10 | Osaka Gas Co Ltd | 焼却灰の処理方法と処理設備 |
| JP2014527950A (ja) * | 2011-09-09 | 2014-10-23 | ボード オブ トラスティーズ オブノーザン イリノイ ユニバーシティー | 結晶性グラフェンおよび結晶性グラフェンの製造方法 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061220 |
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