JP3438572B2 - 廃棄物のガス化溶融炉およびガス化溶融方法 - Google Patents

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
称す）をガス化して廃棄物中の有機物をエネルギーとし
て炉内で利用し、または、さらに燃料として使用できる
ガス（以下、エネルギーガスという）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廃棄物のガス化
溶融炉およびその方法に関する。

【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。また、廃棄物
の焼却後に発生する焼却灰は重金属類を多く含有するた
め、その溶出防止を目的として薬剤処理あるいは高温に
おける溶融処理を施すことが義務付けられている。

【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方法をとるのではなく、一旦減
容固形化した廃棄物、すなわち、一般的にＲＤＦ（Refu
se 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、焼却する方法もある。こ
の方式のものとしては、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は廃棄物の再生利用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るガス化溶融方式が
脚光を浴びてきている。特に、この方式は、焼却灰を溶
融スラグ化できるので、焼却灰中の重金属類をスラグ中
に封じ込めて無害化できるという特長を有している。

【０００６】このガス化溶融方式としては、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７−３５
８８９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３
００℃）、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、燃料用の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、ソリュ
ーションロス反応を抑制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 （Ｔｈｅｒｍｏｓｅｌｅｃｔ（１９９５．５．２６），
ＰＡＲＴ１”Foundation for the continuos conversio
ns 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】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、また、生成ガスを炉外で
完全燃焼させるので、その燃焼熱を炉内でのガス化溶融
のために利用できない。さらにこの方式では、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。

【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、また、生成ガス
を炉外で完全燃焼させるので、その燃焼熱を炉内でのガ
ス化溶融のために利用できない。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）を一体に連結し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炉に分離している。
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。さらに、生成ガスを炉外で燃焼して利用す
るので、その燃焼熱を炉内でのガス化溶融のために利用
できない。

【００１７】さらに、処理しようとする廃棄物（特に、
都市ごみを主体とする一般廃棄物）には、多量の水分が
含まれている。例えば、生ごみを例にとれば、平均的な
水分含有量は３０〜６０％であり、自治体によっては、
７０％を超えるところもある。それ故、このような廃棄
物をそのままガス化溶融炉に装入すると、付着水分の乾
燥のためだけに多大なエネルギーが必要となる。本来、
ガス化溶融炉においては、廃棄物中の有機物の熱分解・
ガス化および熱分解後の残渣である灰の溶融のために貴
重なエネルギーが消費されなければならないのであるか
ら、ガス化溶融炉へ装入する前に廃棄物中の不必要な水
分を除去しておくのが望ましい。しかし、そのために
は、炉外において乾燥のための余分なエネルギーが必要
となる。

【００１８】また、ガス化溶融炉内部において、廃棄物
中の有機物をガス化して得られるＣＯガスおよびＨ₂ ガ
スを含むガス（これを、ここでは、副生ガスともいう）
を炉内で二次燃焼させて得られる熱（この熱を、副生ガ
スが有している「潜熱」ともいう）あるいは副生ガス自
身が有する熱（顕熱）を有効利用することが望ましい。
しかしながら、副生ガスの潜熱の利用は可能としても、
炉頂の排ガス温度を下げてまで副生ガスの顕熱を利用す
ることは、前記の方式Ａのように、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
出されるおそれがあるので好ましくない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、処分方法な
どで問題となっている一般廃棄物および産業廃棄物中の
可燃分、灰分及び鉄分などを有効利用して、廃棄物の埋
め立て費用の低減を図るとともに、廃棄物から生成する
副生ガスの潜熱を活用することを目的としてなされたも
のである。特に、生ごみのように多量の水分を含む廃棄
物や、廃棄物に由来する焼却灰や飛灰でも経済的に処理
できる方法を提供するためになされたものである。

【００２０】本発明が解決しようとする課題は、高価な
コークスを使用せずに、廃棄物自身が有しているエネル
ギーで、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、かつ清浄な排ガスお
よび資源として有効利用できるスラグとメタルを製造で
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、特に、廃棄物から生成する副生ガスを有効利用でき
るガス化溶融炉およびガス化溶融方法を提供することに
ある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
（１）〜（５）の廃棄物のガス化溶融炉、および下記
（６）〜（１１）のガス化溶融方法にある。

【００２２】（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可能で高さ方向に複数段に
分かれた羽口を有し、前記装入された廃棄物のレベルを
計測する手段と中段の羽口近傍の温度を計測する手段と
炉の上方部の雰囲気ガスの温度を計測する手段を有し、
さらに、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鉛直方向に吹き込むことができる
少なくとも１個の吹き出し孔と支燃性ガスを炉の側壁方
向に吹き込むことができる少なくとも１個の吹き出し孔
を備える上吹ランスを有し、前記中段の羽口および／ま
たは前記上吹ランスが、中段の羽口近傍の温度を計測す
る手段によって得られた計測値に基いて支燃性ガスおよ
び補助燃料を吹き込むことができることを特徴とする廃
棄物のガス化溶融炉。

【００２３】（２）上記（１）の廃棄物のガス化溶融炉
において、溶融スラグおよび溶融金属の排出口が、溶融
スラグを炉外へ排出するための少なくとも１個のスラグ
排出口と溶融金属を炉外へ排出するための少なくとも１
個のメタル排出口とに分けられ、前記スラグ排出口が、
炉下部に取り付けられた張り出し部内に設けられている
溶融スラグおよび溶融金属を炉外へ排出する前に一旦蓄
積できる空間部の上部に設けられ、前記メタル排出口が
前記空間部の下部に設けられていることを特徴とする廃
棄物のガス化溶融炉。

【００２４】（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、前記装入された廃棄物のレベ
ルを計測する手段と中段の羽口近傍の温度を計測する手
段と炉の上方部の雰囲気ガスの温度を計測する手段を有
し、さらに、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鉛直方向に吹き込むことがで
きる少なくとも１個の吹き出し孔と支燃性ガスを炉の側
壁方向に吹き込むことができる少なくとも１個の吹き出
し孔を備える上吹ランス、または、前記上吹ランスに加
え、炉内のフリーボード空間部に支燃性ガスを吹き込む
ことができる少なくとも１個の羽口を有し、前記中段の
羽口および／または前記上吹ランスが、中段の羽口近傍
の温度を計測する手段によって得られた計測値に基いて
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
を特徴とする廃棄物のガス化溶融炉。

【００２５】（４）上記（３）の廃棄物のガス化溶融炉
において、溶融スラグおよび溶融金属の排出口が、溶融
スラグを炉外へ排出するための少なくとも１個のスラグ
排出口と溶融金属を炉外へ排出するための少なくとも１
個のメタル排出口とに分けられ、前記スラグ排出口が、
炉下部に取り付けられた張り出し部内に設けられている
溶融スラグおよび溶融金属を炉外へ排出する前に一旦蓄
積できる空間部の上部に設けられ、前記メタル排出口が
前記空間部の下部に設けられていることを特徴とする廃
棄物のガス化溶融炉。

【００２６】（５）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、装入された廃棄物のレベルを計測する手段と中段
の羽口近傍の温度を計測する手段を有し、支燃性ガス及
び補助燃料を鉛直方向に吹き込むことができる上吹ラン
スが、炉の上部に炉内に向けて昇降可能に取り付けら
れ、前記装入された廃棄物のレベルを計測する手段と炉
の上方部の雰囲気ガスの温度を計測する手段を有し、さ
らに、炉内のフリーボード空間部に支燃性ガスおよび補
助燃料を吹き込むことができる少なくとも１個の羽口を
備えるか、前記上吹ランスが前記鉛直方向への吹き込み
口とは別に支燃性ガスを炉の側壁方向に吹き込むことが
できる少なくとも１個の吹き出し孔を備えるか、または
前記フリーボード空間部への支燃性ガスおよび補助燃料
の吹き込み羽口と前記上吹ランスに設けられた支燃性ガ
スの炉の側壁方向への吹き出し孔の両方を備え、前記中
段の羽口および／または前記上吹ランスが、中段の羽口
近傍の温度を計測する手段によって得られた計測値に基
いて支燃性ガスおよび補助燃料を吹き込むことができる
ことを特徴とする廃棄物のガス化溶融炉。

【００２７】上記（１）〜（５）の廃棄物のガス化溶融
炉において、鉛直方向への吹き込み口および炉の側壁方
向への吹き込み口を備える上吹ランスがランスの中心軸
を回転軸として回転可能に取り付けられている場合は、
後述するように、炉内のＣＯおよび／またはＨ₂ の二次
燃焼が促進されるので、好ましい。

【００２８】（６）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、前者をエ
ネルギーとして炉内で利用し、または、さらに炉上部に
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。

【００２９】〔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。

【００３０】〔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／または上吹ランスの鉛直
方向への吹き出し孔から吹き込み、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。

【００３１】〔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／または上吹ランスの鉛直
方向への吹き出し孔から吹き込み、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、さらに、支燃性ガスを上吹ランス
の炉の側壁方向への吹き出し孔から吹き込み、炉内のＣ
Ｏおよび／またはＨ₂ を二次燃焼させる。

【００３２】（７）上記（２）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、前者をエ
ネルギーとして炉内で利用し、または、さらに炉上部に
設けられたガス排出口から回収し、後者を張り出し部内
に設けられている空間部に一旦蓄積し、溶融スラグを前
記空間部の上部に設けられたスラグ排出口から排出さ
せ、溶融金属を前記空間部の下部に設けられたメタル排
出口から排出させ、それぞれ回収することを特徴とする
廃棄物のガス化溶融方法。

【００３３】〔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。

【００３４】〔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／または上吹ランスの鉛直
方向への吹き出し孔から吹き込み、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。

【００３５】〔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／または上吹ランスの鉛直
方向への吹き出し孔から吹き込み、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、さらに、支燃性ガスを上吹ランス
の炉の側壁方向への吹き出し孔から吹き込み、炉内のＣ
Ｏおよび／またはＨ₂ を二次燃焼させる。

【００３６】（８）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、前記エネルギーガスを炉内で
利用し、または、さらに炉上部に設けられたガス排出口
から回収し、前記ダストを前記ガス排出口から回収し、
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。

【００３７】〔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。

【００３８】〔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／または上吹ランスの鉛直
方向への吹き出し孔から吹き込み、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。

【００３９】〔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／または上吹ランスの鉛直
方向への吹き出し孔から吹き込み、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
とし、さらに、支燃性ガスを、上吹ランスの炉の側壁方
向への吹き出し孔から、または、前記吹き出し孔および
フリーボード空間部への吹き込み羽口から吹き込み、炉
内のＣＯおよび／またはＨ₂ を二次燃焼させる。

【００４０】（９）上記（４）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、前記エネルギーガスを炉内で
利用し、または、さらに炉上部に設けられたガス排出口
から回収し、前記ダストを前記ガス排出口から回収し、
溶融スラグおよび溶融金属を張り出し部内に設けられて
いる空間部に一旦蓄積し、溶融スラグを前記空間部の上
部に設けられたスラグ排出口から排出させ、溶融金属を
前記空間部の下部に設けられたメタル排出口から排出さ
せ、それぞれ回収することを特徴とする廃棄物のガス化
溶融方法。

【００４１】〔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。

【００４２】〔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／または上吹ランスの鉛直
方向への吹き出し孔から吹き込み、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。

【００４３】〔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／または上吹ランスの鉛直
方向への吹き出し孔から吹き込み、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
とし、さらに、支燃性ガスを、上吹ランスの炉の側壁方
向への吹き出し孔から、または、前記吹き出し孔および
フリーボード空間部への吹き込み羽口から吹き込み、炉
内のＣＯおよび／またはＨ₂ を二次燃焼させる。

【００４４】（１０）上記（５）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
をエネルギーガスとして炉内で利用し、または、さらに
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。

【００４５】〔第１ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて
補助燃料を上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹
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。

【００４６】〔第２ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて
補助燃料を上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹
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。

【００４７】〔第３ゾーン〕支燃性ガスと必要に応じて
補助燃料を上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹
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、さら
に、支燃性ガスをフリーボード空間部への支燃性ガスお
よび補助燃料の吹き込み羽口および／または上吹ランス
の炉の側壁方向への吹き出し孔から吹き込み、炉内のＣ
Ｏおよび／またはＨ₂ を二次燃焼させる。

【００４８】上記（６）〜（１０）の廃棄物のガス化溶
融方法において、下記の式で定義される二次燃焼率を５
０％以上に維持すれば、非常に大きなエネルギーが得ら
れ、好ましい。

【００４９】

【数１】

【００５０】（１１）廃棄物に由来する塊状可燃物を燃
料として、廃棄物に由来する焼却灰を溶融することを特
徴とする上記（６）〜（１０）のいずれかに記載の廃棄
物のガス化溶融方法。

【００５１】前記（１）における「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。また、各段における羽口
の数は少なくとも１個、通常は２個以上の複数個で、炉
壁に取り付けられている。なお、前記（３）の「少なく
とも１段の羽口」にあっても、各段における羽口の数は
少なくとも１個、通常は２個以上の複数個で、炉壁に取
り付けられている。

【００５２】前記（６）〜（１０）における「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。

【００５３】前記（３）の「低沸点重金属類」とは、水
銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）の他、１
２００℃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ＨｇＣｌ₂ 、ＣｄＣ
ｌ₂ 、ＰｂＣｌ₂ 、ＺｎＣｌ₂ 等、あるいはそれら金属
の酸化物、すなわちＨｇＯ、ＣｄＯ、ＰｂＯ、ＺｎＯ
等、あるいはそれら金属の硫化物、すなわちＨｇＳ、Ｃ
ｄＳ、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。

【００５４】前記（１）、（３）および（５）における
「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（Ａ
ｌ）、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。

【００５５】なお、前記の（１）〜（５）における「支
燃性ガスおよび補助燃料を鉛直方向に吹き込むことがで
きる」の「鉛直方向」、前記の（６）〜（１０）に記載
される「鉛直方向への吹き出し孔」の「鉛直方向」と
は、鉛直線、つまり、重力の方向であるが、ここでは、
厳密にその方向に限定されるのではなく、重力の方向と
のズレ（誤差）が全方位にわたり１０度の範囲内に含ま
れる方向をいう。

【００５６】また、前記の（１）〜（５）における「支
燃性ガスおよび補助燃料を炉の側壁方向に吹き込むこと
ができる」の「炉の側壁方向」、前記の（６）〜（１
０）に記載される「炉の側壁方向への吹き出し孔」の
「炉の側壁方向」とは、水平面に対して上方または下方
へ６０度の範囲内に含まれる方向をいう。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明
（上記（１）〜（１１）の発明）を詳細に説明する。

【００５８】図１は、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、上記の（４）の発明
のガス化溶融炉の構成を例示した図である。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、このガ
ス化溶融炉を例にとって説明する。

【００５９】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。なお、廃棄物中の有機物をガス化して得られ
るエネルギーガスのすべてを炉内で利用すれば、ガス排
出口３−１を通過するのは可燃成分を含まない排ガスで
あるが、エネルギーガスを完全に二次燃焼させるのでは
なく、可燃成分が残存しているという前提で、以下の説
明においても、ガス排出口から排出されるガスをエネル
ギーガスと記す。

【００６０】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。

【００６１】炉下部には、溶融スラグおよび溶融金属を
炉外へ排出する前に一旦蓄積できる空間部２９を内部に
備えた張り出し部３０が炉本体とは別に取り付けられて
いる。

【００６２】ガス排出口３−１と炉下部に取り付けられ
た張り出し部３０の間には、それぞれ独立して支燃性ガ
スおよび必要に応じて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（第１ゾーン）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（第２ゾーン）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（第３ゾーン）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。

【００６３】また、炉の上部には、支燃性ガス２２と必
要に応じて補助燃料２３を鉛直方向に吹き込むことがで
きる少なくとも１個の吹き出し孔（以下、この吹き出し
孔を「主孔」ともいう）と支燃性ガス２２を炉の側壁方
向に吹き込むことができる少なくとも１個の吹き出し孔
（以下、この吹き出し孔を「副孔」ともいう）を備える
上吹ランス２４−１と、このランスを昇降させ、かつ、
ランスの中心軸を回転軸として回転させるためのランス
昇降回転装置２４−２が設けられている。特に、副孔
は、支燃性ガスを炉内のほぼ全域にわたって吹き込める
ように、それぞれの配置を考慮して複数個設けるのが望
ましい。なお、ランスを回転させる装置は特に限定され
ず、従来使用されている装置のうち適用できるものを適
宜利用すればよい。

【００６４】さらに、炉内のフリーボード空間部に支燃
性ガスを吹き込むことができる少なくとも１個の羽口が
炉壁に取り付けられていてもよい。なお、図示した例で
は、３次羽口５−３がこの羽口に該当する。

【００６５】支燃性ガスとは、純酸素、または酸素を含
有する空気等のガスであり、必要に応じて窒素やアルゴ
ンのような不活性ガスとの混合ガスを用いてもよい。補
助燃料とは、微粉炭等の固体燃料、重油等の液体燃料、
ＬＰＧあるいはＬＮＧ等の気体燃料であるが、後述する
本発明の方法で生成される酸素を含有しないＣＯおよび
Ｈ₂ を主体とするプロセスガスを用いてもよい。

【００６６】廃棄物を主体とする充填層１５は、溶融ス
ラグの粘度を下げてスムーズに炉下部から排出すべく廃
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。

【００６７】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、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
リーンなガスと落下してくる廃棄物とが衝突し合うこと
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。

【００６８】また、この例では、ガス排出口３−１と炉
下部に取り付けられた張り出し部３０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、その吹き出し口が第２ゾーンまたは第３ゾーン
の適当な位置にくるようにランス２４−１を上下動させ
る。

【００６９】さらに、このガス化溶融炉においては、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、炭化物充填層（第２
ゾーン）内の原料層頂レベル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。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につ
いては、後に説明する。

【００７０】前記のように、このガス化溶融炉には溶融
スラグおよび溶融金属を炉外へ排出する前にそれらを一
旦蓄積できる空間部２９を内部に備えた張り出し部３０
が取り付けられているが、その理由および望ましい態様
について以下に説明する。

【００７１】図１に示すように、このガス化溶融炉にお
いては、溶融スラグおよび溶融金属の排出口が、溶融ス
ラグ３１を炉外へ排出するためのスラグ排出口３２と溶
融金属３３を炉外へ排出するためのメタル排出口３４と
に分けられ、スラグ排出口３２が前記空間部２９の上部
に設けられ、メタル排出口３４が前記空間部２９の下部
に設けられている。

【００７２】前述したように、炭化物のガス化、溶融が
生じる領域である第１ゾーンでは、第２ゾーンで形成さ
れ、降下してきた炭化物の充填層が存在し、その内部に
溶融スラグおよび溶融金属が生成しているので、充填層
内部は、炭化物、石灰等の造滓剤、溶融スラグおよび溶
融金属が混在した状態となっている。したがって、溶融
スラグおよび溶融金属を炉外に排出させる前に、一旦そ
れらを集めて蓄積し鎮静化させると、溶融スラグおよび
溶融金属が比重差によって容易に分離する。すなわち、
上部に溶融スラグが存在し、その下に溶融金属が存在す
ることとなる。そこで、溶融スラグ３１および溶融金属
３３を一旦蓄積できる空間部２９を備えた張り出し部３
０を取り付けることとした。なお、張り出し部３０は高
温の溶融スラグおよび溶融金属を蓄積できるように耐火
物で構成されている。

【００７３】溶融スラグおよび溶融金属の排出口を、ス
ラグ排出口３２とメタル排出口３４に分け、スラグ排出
口３２を前記空間部２９の上部に、メタル排出口３４を
前記空間部２９の下部に設けたのは、空間部２９で上下
に分離した溶融スラグ３１と溶融金属３３をそれぞれス
ラグ排出口３２およびメタル排出口３４から排出させる
ためである。なお、スラグ排出口３２およびメタル排出
口３４の数は、図１に示した例ではそれぞれ１個である
が、いずれも２個以上の複数個であってもよい。炉の規
模その他の条件に応じて適宜定めればよい。

【００７４】このガス化溶融炉を用いれば、張り出し部
３０の空間部２９内で溶融スラグと溶融金属を分離し、
それらを別々に炉外へ排出させることができる。

【００７５】この（４）の発明の廃棄物のガス化溶融炉
において、下記の（ａ）〜（ｄ）が単独で、または組み
合わせて設けられていれば、上記の溶融スラグおよび溶
融金属の排出がより円滑に行われるとともに、炉下部の
耐火物（耐火煉瓦あるいはキャスタブルが使用されるこ
とが多いが、以下、それらを含む総称として耐火物と記
す）を高温の溶融スラグによる侵食等から保護すること
ができる。図１に示したガス化溶融炉にはこれら（ａ）
〜（ｄ）の望ましい態様の一例が示されているので、以
下、図１に基づいて説明する。

【００７６】（ａ）張り出し部の空間部内に溶融スラグ
または溶融金属の流れをさえぎる堰が設けられているこ
と：図１に示すように、張り出し部３０の空間部２９内
には、耐火物で作られた堰３５が空間部２９の縦断面
（炉下部の中心から張り出し部３０へ向かう方向に対し
て垂直な断面）の上方側を閉止するように設けられてい
る。この堰３５によって、空間部２９内での溶融スラグ
の流れがさえぎられ、溶融スラグ３１は空間部２９内の
ガス化溶融炉１の本体に近い側に留まり、溶融金属３３
は炉の本体から遠い側まで導かれることとなる。これに
よって、空間部２９の上部に設けられたスラグ排出口３
２からは優先的に溶融スラグを排出させ、空間部２９の
下部に設けられたメタル排出口３４からは優先的に溶融
金属を排出させることができ、両者が混在していない品
質の良いスラグおよび溶融金属を回収することができ
る。

【００７７】なお、堰３５の先端の上下方向の位置は、
溶融スラグ３１および溶融金属３３の界面の位置に応じ
て調節できるように構成しておけばよい。また、堰３５
の取り付け角度は必ずしも前記のように炉下部の中心か
ら張り出し部３０へ向かう方向に対して垂直である必要
はなく、溶融スラグ３１をスラグ排出口３２から円滑に
排出させるという機能を果たせる角度であればよい。

【００７８】図１に示した堰３５は空間部２９の縦断面
の上方側を閉止する堰であるが、下方側を閉止して溶融
金属の流れをさえぎり、溶融スラグと溶融金属を分離し
て排出させる堰を設けてもよい。この場合は、溶融金属
の流れがさえぎられ、溶融金属が空間部２９内のガス化
溶融炉１の本体に近い側に留まることとなるので、それ
に応じてスラグ排出口およびメタル排出口の位置を定め
ればよい。

【００７９】（ｂ）張り出し部の空間部内に支燃性ガス
および補助燃料を吹き込むことができるランスが設けら
れていること：廃棄物の処理量が比較的少なく、ガス化
溶融炉本体が小さい（処理量が日量１０トン未満）場合
には、溶融スラグの冷却による固化が起こりやすい。し
たがって、溶融スラグを円滑に炉外へ排出させるために
は、張り出し部３０の空間部２９に、支燃性ガス３８と
補助燃料３７を同時に吹き込んで熱を供給できるランス
３６を設けるのが効果的である。これにより、コークス
を使用することなく、溶融スラグを円滑に炉外へ排出さ
せることができる。

【００８０】（ｃ）炉底部に、溶融スラグおよび溶融金
属を張り出し部へ導く傾斜部が設けられていること：前
述したように、炭化物のガス化、溶融が生じる第１ゾー
ンでは、特に１次羽口の近傍が２０００℃以上の高温状
態となる。また、溶融スラグおよび溶融金属が存在する
ので、内張り耐火物は最も過酷な条件下におかれてい
る。すなわち、溶融スラグが存在する部位ではスラグに
よる浸食が起こり、また溶融金属が存在する部位ではメ
タルによる差し込みが見られる。特に、煉瓦のように目
地部があると、目地部からのスラグ浸食とメタル差し込
みが顕著になる。そのため、ガス化溶融炉本体の寿命
は、１次羽口より下方の耐火物の寿命により左右され
る。

【００８１】このような最も過酷な条件下にある１次羽
口より下方の耐火物が内張りされた炉底部に傾斜部３９
を設けて、生成した溶融スラグおよび溶融金属がそのま
ま空間部２９へ流れる構造にしておけば、炉底部および
その近傍の側壁部の耐火物が内張りされた部分に溶融ス
ラグおよび溶融金属が常時滞留するということがなくな
り、１次羽口より下方の耐火物の寿命を延長させること
ができる。なお、傾斜部３９は、高アルミナ質、マグネ
シア・クロミア質等の耐火物で構成されたものが好適で
ある。また、空間部２９は、スラグおよび金属が溶融す
る温度、すなわち１４００℃程度に維持されているの
で、空間部２９を形成する耐火物の浸食は少ない。

【００８２】（ｄ）炉底部外面に冷却装置が設けられて
いること：上記の傾斜部およびその近傍の耐火物の浸食
を抑制するためには、図１に概念的に示したように、炉
の外側、すなわち鉄皮側から冷却できる冷却装置４０を
設けるのが最も簡便でかつ効果的である。

【００８３】冷却装置としては、従来からよく知られて
いるステーブ方式、ジャケット方式あるいはシャワー散
水方式等の装置を用いればよい。また、冷却は空冷方式
でもよいが、水冷方式の方がより冷却効果が大きく有効
である。特に、上記のようにガス化溶融炉の炉底部に溶
融スラグおよび溶融金属が滞留しないように傾斜部が設
けられている場合は、安全性の観点からみても問題はな
く、水冷方式を採用するのが好適である。

【００８４】上記のように、このガス化溶融炉は、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、後述する
ように、廃棄物中の有機物をガス化し、それをエネルギ
ーとして炉内で利用し、または、さらにエネルギーガス
として回収することができる。

【００８５】また、このガス化溶融炉を用いれば、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
することができる。溶融スラグと溶融金属を炉下部に取
り付けた張り出し部で分離して別々に排出し、高品質の
スラグおよびメタルを回収することも可能である。

【００８６】次に、上記の（４）の発明のガス化溶融炉
を用いて行うガス化溶融方法、すなわち、上記の（９）
の発明のガス化溶融方法について説明する。

【００８７】まず、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
るエネルギーガスおよび少量の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する。前記ＣＯと
Ｈ₂ を主成分とするエネルギーガスを、上吹ランス２４
−１の副孔２８−２から吹き込まれた支燃性ガス、また
は、副孔２８−２に加え、さらにフリーボード空間への
吹き込み羽口から吹き込まれた支燃性ガスで燃焼させて
その熱（前記の潜熱）を炉内で利用し、未利用のエネル
ギーガスが残存していれば、これを炉上部に設けられた
ガス排出口３−１から回収し、前記ダストを同じくガス
排出口３−１から回収し、分離する。溶融スラグおよび
溶融金属を炉下部に取り付けられた張り出し部３０に設
けられているスラグ排出口３２およびメタル排出口３４
から回収する。

【００８８】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・熱分解と低沸点
重金属類のガス化が生じる領域（第２ゾーン）およびガ
スの改質反応とそれにより得られるエネルギーガスの二
次燃焼反応が進行する領域であって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）に分割されてい
る（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、炉の上部には、少な
くとも１個の主孔（支燃性ガス２２と必要に応じて補助
燃料２３を鉛直方向に吹き込むことができる吹き出し
孔）２８−１と少なくとも１個の副孔（支燃性ガス２２
を炉の側壁方向に吹き込むことができる吹き出し孔）２
８−２を備える上吹ランス２４−１が取り付けられてい
る。

【００８９】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よくガス化し、それを燃焼さ
せてエネルギーとして炉内で利用し、または、さらにエ
ネルギーガスとして回収し、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、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（特に、本発明の方法のよ
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。

【００９０】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
くる炭化物（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。

【００９１】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 前記の還元性ガスは第２ゾーンに移行し、溶融スラグと
溶融金属は炉下部に取り付けられた張り出し部３０の空
間部２９に設けられているスラグ排出口３２およびメタ
ル排出口３４から回収される。

【００９２】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。

【００９３】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体積％（以下、ガスについての％
は体積％を意味する）以上とし、必要であれば補助燃料
を吹き込む。また、溶融スラグを炉下部の張り出し部に
設けたスラグ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。

【００９４】第２ゾーンでは、下記の式〜式で示し
た反応が生じる。

【００９５】 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 ・・・−１ Ｃ_m Ｈ_n ＝ｎ／４ＣＨ₄ ＋｛ｍ−（ｎ／４）｝Ｃ ・・・−２ 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次羽口および／または上吹ランスの主孔から吹
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の
主孔２８−１から吹き込まれた支燃性ガスにより、式
の反応にしたがって二次燃焼するときに生成する熱によ
っても行われる。これにより、廃棄物中の有機物は−
１式および−２式にしたがい炭化物（ただし、−１
式、−２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
ランスの主孔２８−１から補助燃料を供給する。

【００９６】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。

【００９７】第２ゾーンでは、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、また、高温の還元性
ガスを式にしたがって二次燃焼するときに生成する熱
によって下記の−１式〜−３式で示した反応が生じ
る。−１式および−２式の反応は、廃棄物中の塩素
がガス化して塩素ガスおよび塩化水素ガスを生成する反
応である。さらに、廃棄物中の低沸点重金属は、−１
式によりそれ自体がガス化するか、あるいは−２式お
よび−３式のように低沸点重金属の塩化物を生成す
る。一般的に塩化物をつくると、非常に蒸発し易くな
る。

【００９８】 ２Ｃｌ＝Ｃｌ₂（gas ） ・・・−１ ２Ｃｌ＋Ｈ₂ Ｏ（gas ）＝２ＨＣｌ（gas ）＋ 1／2 Ｏ₂ ・・・−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、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、消石灰等）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。

【００９９】また、高温の還元性ガスを式の反応にし
たがって二次燃焼させるのは、そ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８００〜１４０
０℃に制御して有機物の熱分解によるガス化を促進する
とともに、低沸点重金属類を完全にガス化するためであ
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・熱分解およ
び低沸点重金属のガス化に必要な熱の補充に充分であ
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、発生ガスの発熱量（カロリー）の低
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して
廃棄物の飛散を防止し、低沸点重金属類を含むダストの
濃度を高めるためにも、支燃性ガス中の酸素濃度を５０
％以上にするのが好ましい。

【０１００】支燃性ガスの吹き込みは、２次羽口のみま
たは上吹ランスの主孔のみを用いて行ってもよく、それ
によって上記の第２ゾーンでの反応を進行させることは
可能である。しかし、２次羽口および上吹ランスの主孔
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、廃棄物の脱水加熱および炭化
物と炭化水素ガスへの熱分解を効率的に行わせることが
できる。

【０１０１】第３ゾーンでは、下記の−１式から−
２式で示した反応が生じる。−１式および−２式の
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の主孔２８−１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／または上吹ランスの主孔２８
−１から補助燃料２３を供給する。

【０１０２】さらに、−１式および−２式の反応が
進行する。これらの反応は、−１式および−２式の
反応で生成したＣＯおよびＨ₂ を上吹ランス２４−１の
副孔２８−２から吹き込む支燃性ガス２２で二次燃焼さ
せる反応である。フリーボード空間部への支燃性ガスの
吹き込み羽口が設けられている場合は、さらに、この羽
口からも支燃性ガスを吹き込み二次燃焼させてもよい。
これによって大きなエネルギーが得られ、このエネルギ
ーを炉内で利用することが可能となる。

【０１０３】 Ｃ_m Ｈ_n ＋ｍ／２Ｏ₂ ＝ｍＣＯ＋ｎ／２Ｈ₂ ・・・−１ ＣＨ₄ ＋１／２Ｏ₂ ＝ＣＯ＋２Ｈ₂ ・・・−２ ＣＯ＋１／２Ｏ₂ ＝ＣＯ₂ ・・・−１ Ｈ₂ ＋１／２Ｏ₂ ＝Ｈ₂Ｏ ・・・−２ 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 ：−１式および−２式のＯ₂ は、３次羽口
および／または上吹ランスの主孔から吹き込まれた支燃
性ガス中の酸素、−１式および−２式のＯ₂ は、上
吹ランスの副孔、または、さらにフリーボード空間部へ
の支燃性ガスの吹き込み羽口から吹き込まれた支燃性ガ
ス中の酸素 ＣＯ（−１式）：反応−１および−２で生成した
ＣＯ Ｈ₂ （−２式）：反応−１および−２で生成した
Ｈ₂ ところで、前記の上吹ランス２４−１に設けられた副孔
２８−２およびフリーボード空間部への支燃性ガスの吹
き込み羽口はともに固定されているので、吹き込まれた
支燃性ガスの流れは一定で、変化（乱れ）が生じない。
気体間の反応である二次燃焼反応を効率良く進めるため
には、吹き込まれた支燃性ガスの流れに乱れを生じさせ
て、−１式および−２式の反応で生成したＣＯおよ
びＨ₂ を積極的に攪拌し、支燃性ガスとＣＯおよびＨ₂
を混合するのが最も簡便でかつ効果的な方法である。

【０１０４】そこで、本発明のガス化溶融方法方法で
は、好ましい態様として、上吹ランス２４−１にランス
の中心軸を回転軸として回転させる装置２４−２を取り
付け、それによりランス２４−１を回転させ、副孔２８
−２から吹き込まれる支燃性ガスがフリーボード内で旋
回するようにした。こうすることによって支燃性ガスの
流れに乱れが生じ、前記の二次燃焼反応が飛躍的に促進
されるという効果が得られる。なお、後述する（６）、
（７）、（８）および（１０）のガス化溶融方法におい
ても、上吹ランスを回転させることにより上述した効果
が得られる。

【０１０５】この第３ゾーンでの反応はフリーボード１
６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と二次燃焼反応
を効率良く進めるためである。空洞内の雰囲気温度を８
００〜１４００℃に制御すると、ガス改質反応と二次燃
焼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。

【０１０６】支燃性ガス中の酸素濃度は５０％以上とす
るのが好ましい。これにより、排ガス量を少なくして顕
熱ロスを抑制するとともに、廃棄物の飛散を防止し、低
沸点重金属を含むダストの濃度を高めることができる。

【０１０７】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
するために、雰囲気温度は９００℃以上とするのが好ま
しい。

【０１０８】−１式および−２式の反応に主に関与
する支燃性ガスの吹き込みは、３次羽口のみまたは上吹
ランスの主孔のみを用いて行ってもよく、それによって
上記の炭化水素ガスの熱分解反応（ガス改質反応）を進
行させることは可能である。しかし、３次羽口および上
吹ランスの主孔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、上記の反応を効率的に行わせることができる。

【０１０９】また、−１式および−２式の反応に主
に関与する支燃性ガスは上吹ランスの副孔から吹き込む
が、フリーボード空間部への吹き込み羽口が設けられて
いる場合は、上吹ランスの副孔からのみではなく、この
羽口からも吹き込むのが望ましい。それによって、フリ
ーボードに支燃性ガスを万遍なく均一に吹き込むことが
でき、上記の反応を効率的に行わせることができる。

【０１１０】上記の（９）の発明のガス化溶融方法によ
れば、第１ゾーン〜第３ゾーンでの反応により、ＣＯと
Ｈ₂ を主成分とする副生ガス（エネルギーガス）が有す
る潜熱（二次燃焼により得られる熱）を利用して、焼却
灰のようにスラグを多く含有する廃棄物を多量に溶融す
ることが可能となる。前記の（１１）の発明の廃棄物の
ガス化溶融方法は、本発明のガス化溶融方法を廃棄物の
処理に応用した方法であるが、これについては後に詳述
する。

【０１１１】上述した（９）の発明のガス化溶融方法で
は、各ゾーンに対応する３段の羽口と主孔および副孔を
有する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。第２ゾーンおよび第３ゾーンへの支燃性ガスおよび
補助燃焼の供給は前記の上吹ランスを上下に移動させる
ことにより行えるので、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。

【０１１２】この少なくとも１段の羽口と主孔および副
孔を備える上吹ランスは、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。

【０１１３】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、−１式および−２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−１式および−２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。

【０１１４】次に、２次羽口および／または上吹ランス
の主孔から吹き込む支燃性ガス量は、式の反応で決ま
り、式のＣＯ量は式の反応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、実際は式の反応で生成する
ＣＯガスをすべて二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８
００〜１４００℃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
の主孔から吹き込む支燃性ガス量は、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／または上吹ランスの主孔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。

【０１１５】２次羽口および上吹ランスを同時に使用す
る場合、２次羽口および上吹ランスの主孔から吹き込む
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。

【０１１６】

【数２】

【０１１７】３次羽口および／または上吹ランスの主
孔、副孔から吹き込む支燃性ガス量は−１式ないし
−２式の反応で決まる。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、したが
って、ＣＯとＨ₂ の生成量が変化するので、３次羽口お
よび／または上吹ランスの主孔、副孔から吹き込む支燃
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。また、主孔から吹き込む支燃性ガスと副
孔から吹き込む支燃性ガスは、目的が異なるので、それ
らの吹き込み量もそれぞれ独自に定め得るものとしてお
かなければならない。なお、３次羽口および／または上
吹ランスの主孔からは必要に応じて補助燃料も吹き込む
が、これについても同様である。

【０１１８】３次羽口および上吹ランスを同時に使用す
る場合、３次羽口および上吹ランスの主孔から吹き込む
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。

【０１１９】

【数３】

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】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いる。

【０１２３】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／または上吹ランスの主孔からの支燃性ガス量
を増加して二次燃焼させるＣＯ量（式の反応で生成す
るＣＯのうち二次燃焼させる量）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／または上吹ランスの主孔からの支燃性
ガス量を減少させて二次燃焼させる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。

【０１２４】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。

【０１２５】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
（Ｃ_m Ｈ_n ：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
ロロフェノール等を完全に分解するためにも、雰囲気温
度を上記の温度範囲に保つことが必要である。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／または上吹ランスの主孔か
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
の原料層頂付近および第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（Ｃ_m Ｈ_n ：
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。

【０１２６】生成する溶融スラグおよび溶融金属は、炉
下部に取り付けられた張り出し部３０の空間部２９で一
旦蓄積して比重差により溶融スラグと溶融金属に分離
し、溶融スラグは空間部２９に設けられたスラグ排出口
３２から、また、溶融金属は同じく空間部２９に設けら
れたメタル排出口３４からそれぞれ排出させ、回収す
る。

【０１２７】回収に際しては、スラグ排出口３２を常時
「開」のままにし、溶融スラグを連続的に排出させる。
これによって、排出口の開口および閉塞というわずらわ
しい作業を排除することができる。

【０１２８】上記の本発明の方法（前記（９）の発明の
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、廃棄物中の有機物をエネルギーとし
て炉内で利用し、または、さらにエネルギーガスとして
回収することができる。また、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、炉外に設けたバグフィルター等によって、ダス
トと排ガスに分離できる。

【０１２９】バグフィルター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。バグフ
ィルター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。これらバ
グフィルターならびに水による洗浄処理には、公知の技
術が適用できる。

【０１３０】以上、前記の（４）の発明のガス化溶融炉
を用い、前記（９）の発明のガス化溶融方法を実施する
場合について説明した。前記の（１）、（２）、（３）
または（５）の発明のガス化溶融炉を用い、それぞれ
（６）、（７）、（８）または（１０）の発明のガス化
溶融方法を実施する場合も、基本的には同じなので、相
違する点のみを以下に説明する。

【０１３１】前記の（１）の発明のガス化溶融炉は、図
２に示すように、炉壁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可能で高さ方向に複数段
に分かれた羽口と、炉の上部に、主孔および副孔を備え
る上吹ランスを有する炉である。低沸点重金属類をダス
トとして回収する手段は設けられていない。また、溶融
スラグおよび溶融金属を炉外へ排出する前に一旦蓄積
し、両者を分離して回収するための張り出し部も設けら
れておらず、図示するように、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が取り付けられてい
る。

【０１３２】（１）の発明のガス化溶融炉を用いて行う
前記（６）の発明のガス化溶融方法においては、第２ゾ
ーンの有機物の熱分解温度およびフリーボード空間部の
雰囲気温度を８００〜１０００℃とするのが好ましい。
つまり、上記の（９）の発明のガス化溶融方法の場合
（８００〜１４００℃）に比べて低い温度範囲に制御
し、塩化物や低沸点重金属類を含むダストの回収（換言
すれば、ダスト中への塩化物や低沸点重金属類の混入）
を低く抑える。この方法は、塩化物や低沸点重金属類が
あまり含まれていない廃棄物を処理する場合に好適な方
法で、塩化物や低沸点重金属類が若干含まれていても、
主としてスラグ中に封じ込められることとなる。

【０１３３】炉内の第１ゾーンで起こる反応は、上記の
（９）の発明のガス化溶融方法の場合と同じである。ま
た、第２ゾーンで起こる反応も基本的には上記の（９）
の発明のガス化溶融方法の場合と同じであるが、低沸点
重金属類が関与する反応（前記の−１式〜−３式）
については考慮する必要はない。

【０１３４】第３ゾーンで生じる反応も上記の（９）の
発明のガス化溶融方法の場合と同じで、上吹ランス２４
−１の副孔２８−２から吹き込む支燃性ガス２２でＣＯ
およびＨ₂ を−１式および−２式にしたがって燃焼
（二次燃焼）させる。なお、この（１）の発明のガス化
溶融炉では、３次羽口５−３が設けられているので、こ
の羽口から吹き込まれる支燃性ガス７−３によっても上
記の二次燃焼反応が進行する。

【０１３５】上記の複数段に分かれた羽口と主孔および
副孔を備える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
ならない理由、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の定め方等も、上記の（９）の発明
のガス化溶融方法の場合と同じである。

【０１３６】すなわち、（６）の発明のガス化溶融方法
においても、炉内温度を上記のように８００〜１０００
℃とする以外は、上記の（９）の発明のガス化溶融方法
の場合と同じ考え方に基づいてガス化溶融処理が行われ
る。

【０１３７】なお、溶融スラグおよび溶融金属１３は、
排出口９を経て炉外へ排出された後、スラグとメタルに
分離される。

【０１３８】前記の（２）の発明のガス化溶融炉は、炉
下部に溶融スラグおよび溶融金属を炉外へ排出する前に
一旦蓄積し、両者を分離して回収するための張り出し部
が設けられている点を除き、前述した（１）の発明のガ
ス化溶融炉と同じ炉である。

【０１３９】したがって、（２）の発明のガス化溶融炉
を用いて行う前記（７）の発明のガス化溶融方法におい
ては、第２ゾーンの有機物の熱分解温度およびフリーボ
ード空間部の雰囲気温度を８００〜１０００℃の範囲で
制御する。

【０１４０】一方、溶融スラグおよび溶融金属は、上記
の（９）の発明のガス化溶融方法の場合と同様に、張り
出し部内の空間部で分離され、スラグとメタルが別々に
回収される。

【０１４１】前記の（３）の発明のガス化溶融炉は、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（第１ゾーンに設けられた羽口）を含
む高さ方向に少なくとも１段の羽口と、炉の上部に、主
孔および副孔を備える上吹ランスを有し、または、前記
上吹ランスに加え、さらに炉内のフリーボード空間部に
支燃性ガスを吹き込むことができる羽口を有する炉であ
る。上記の（４）の発明のガス化溶融炉と同様、低沸点
重金属類をダストとして回収する手段を有するが、溶融
スラグおよび溶融金属を炉外へ排出する前に一旦蓄積
し、両者を分離して回収するための張り出し部は設けら
れていない。

【０１４２】したがって、（３）の発明のガス化溶融炉
を用いて行う前記（８）の発明のガス化溶融方法におい
ては、第２ゾーンの有機物の熱分解温度およびフリーボ
ード空間部の雰囲気温度を８００〜１４００℃の温度範
囲で高めに設定することができ、低沸点重金属類を含む
ダストを回収することができる。すなわち、ガス化溶融
処理は上記の（９）の発明のガス化溶融方法の場合と同
じ考え方に基づいて行われる。

【０１４３】なお、溶融スラグおよび溶融金属は炉外へ
排出された後スラグとメタルに分離される。

【０１４４】前記の（５）の発明のガス化溶融炉は、上
述した（１）〜（４）の発明のガス化溶融炉とは異な
り、炉の上部に、主孔のみを備える上吹ランスを有し、
さらに、炉内のフリーボード空間部への支燃性ガスおよ
び補助燃料を吹き込み羽口を備えるか、または前記の上
吹ランスが主孔の他に副孔を備えるか、またはその両方
（フリーボード空間部への吹き込み羽口および上吹ラン
スの副孔）を備える炉である。低沸点重金属類をダスト
として回収する手段および溶融スラグおよび溶融金属を
炉外へ排出する前に一旦蓄積し、両者を分離して回収す
るための張り出し部は設けられていない。

【０１４５】この（５）の発明のガス化溶融炉を用いて
行う前記（１０）の発明のガス化溶融方法においては、
（１）〜（４）の発明の第１ゾーンに設けられた羽口の
役割が上吹ランスの主孔によって行われ、第２ゾーンの
有機物の熱分解温度およびフリーボード空間部の雰囲気
温度は８００〜１０００℃の範囲で制御される。また、
溶融スラグおよび溶融金属は炉外へ排出された後、スラ
グとメタルに分離される。

【０１４６】なお、上記（５）の発明のガス化溶融炉に
前記の溶融スラグおよび溶融金属をを分離して回収する
ための張り出し部を設ければ、（７）または（９）の発
明のガス化溶融方法におけると同様に、スラグとメタル
を別々に回収することができる。また、低沸点重金属類
をダストとして回収する手段を取り付け、第２ゾーンの
有機物の熱分解温度およびフリーボード空間部の雰囲気
温度を８００〜１４００℃の温度範囲で制御することと
すれば、（８）または（９）の発明のガス化溶融方法の
場合と同様に、低沸点重金属類をダストとして回収する
ことができる。

【０１４７】上述した（６）〜（１０）の発明のガス化
溶融方法において、下記に定義する二次燃焼率を５０％
以上とすれば、非常に大きなエネルギーが得られ、炉内
で利用することができるので、補助燃料を使用せずに廃
棄物のガス化溶融処理を行うことが可能となる。

【０１４８】

【数４】

【０１４９】前記の（１１）の発明の廃棄物のガス化溶
融方法は、上述した（６）〜（１０）のいずれかに記載
のガス化溶融方法によって、廃棄物に由来する塊状可燃
物（例えば、前記のＲＤＦ）を燃料として、廃棄物に由
来する焼却灰を溶融する方法である。もちろん、焼却灰
以外の、水分を多量に含む廃棄物を溶融することも可能
である。すなわち、ＣＯとＨ₂ を主成分とするエネルギ
ーガスが有する潜熱を利用する方法であって、特に、上
記のように定義した二次燃焼率を５０％以上とすれば、
得られるエネルギーが非常に大きく、コークスおよび石
炭等の化石燃料あるいは重油およびＬＰＧ等の高価な燃
料を使用せず、廃棄物に由来する塊状可燃物のみを燃料
として、廃棄物に由来する焼却灰を多量に溶融すること
が可能となる。

【０１５０】また、廃棄物に由来する焼却灰を多量に溶
融する場合には、炉内に多量の溶融スラグと溶融メタル
が生成されるので、溶融スラグおよび溶融メタルを炉外
に排出する前に、炉下部に一旦蓄積できる空間部を備え
る張り出し部を設けた炉を用いれば、品質の良いスラグ
およびメタルが回収できる。

【０１５１】その場合、炉内に多量の溶融スラグと溶融
メタルが生成され、炉底部の耐火物の侵食が懸念される
が、炉底部に前述した傾斜部を設け、さらにその耐火物
を鉄皮側から冷却する冷却装置を設ければ、耐火物の浸
食は少なくその効果は大きい。

【０１５２】なお、（１１）の発明のガス化溶融方法に
ついては、後述する実施例でさらに詳しく説明する。

【０１５３】

【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（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、竪型炉の各部の構造、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。なお、炉底部に傾斜部を設け、炉底部外面をシ
ャワー散水方式の冷却装置により冷却した。

【０１５４】構造 炉径：０．６ｍ（但し、耐火物内張
り後の炉内径） 炉高：２．４ｍ（但し、耐火物内張り後の炉底から炉頂
までの高さ） 張り出し部内径：０．２５ｍ（但し、耐火物内張り後の
空間部内径） 張り出し部長さ：０．４ｍ（但し、耐火物内張り後の空
間部長さ） 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：２．１ｍ 上吹ランス外径：５０ｍｍφ 上吹ランス孔： 主孔：酸素ガス＋窒素ガス（支燃性ガス）吹き込み用１
孔×３ｍｍφ×０度（＝鉛直方向） 副孔：酸素ガス＋窒素ガス（支燃性ガス）吹き込み用３
孔×５ｍｍφ×８０度（＝鉛直方向に対して８０度傾
斜）但し副孔は主孔の周囲に１２０度間隔に配置 上吹ランスの回転速度：２０ｒｐｍ（１分間に２０回
転）なお、従来技術である回転継手を応用した回転装置
を使用 炉底からランス先端までの高さ：標準１．７ｍ（但し、
上下に可変）炉底部内張り耐火物（傾斜部）の最大厚
み：１５０ｍｍ スラグ排出口径：３０ｍｍφ メタル排出口径：３０ｍｍφ 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 張り出し部ランス：１個 スラグ排出口：１個 メタル排出口：１個 堰：１個 サウンジングデバイス（原料層頂レベル計）：３個 廃棄物充填層（第２ゾーン）内張り煉瓦表面の熱電対 位置（熱電対の炉底からの高さ）：１．０ｍ 個数：３個（周方向に１２０度毎の等間隔） フリーボードの熱電対 位置（熱電対の炉底からの高さ）：１．４ｍ 個数：３個（周方向に１２０度毎の等間隔） 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 スラグ排出口：炉底端より＋１５０ｍｍ メタル排出口：炉底端より＋１０ｍｍ 堰：張り出し部外側先端より１５０ｍｍ サウンジングデバイス：上吹ランスと側壁との間 上記の試験に使用した廃棄物は、都市ごみ等の一般廃棄
物に由来する塊状可燃物（ＲＤＦを使用）と、一般廃棄
物に由来する焼却灰である。

【０１５５】表１に塊状可燃物の組成を、表２に焼却灰
の組成を、また、表３に使用した副原料の組成を示す。

【０１５６】

【表１】

【０１５７】

【表２】

【０１５８】

【表３】

【０１５９】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、補助燃料としては
ＬＰＧ（プロパン：ブタン＝５０：５０（体積比））を
使用した。

【０１６０】１次羽口、２次羽口、３次羽口、上吹ラン
スの主孔と副孔および張り出し部ランスから吹き込んだ
支燃性ガスは、酸素をベースとし、これに不活性ガスを
若干混合したガスである。なお、不活性ガスは窒素のみ
とした。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、２次および
３次とはそれぞれ１次羽口、２次羽口および３次羽口を
意味する。

【０１６１】表４はこの試験の実施条件（定常状態）を
示すもので、下記の（１）〜（１０）の手順にしたがっ
て定めた。なお、試験においては、試料を炉内へ装入し
て表４に示した条件で処理を行った。

【０１６２】（処理条件の設定手順） （１）最初に装入する廃棄物（ここでは、塊状可燃物と
焼却灰の両方を指す）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、スラグの生成量を抑制しながら
も、溶融スラグの流動性が比較的良いと考えられるスラ
グ塩基度＝０．８（ここで、スラグ塩基度とは、（％Ｃ
ａＯ）／（％ＳｉＯ₂ ）である）になるように調整し
た。

【０１６３】（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。

【０１６４】（３）廃棄物を炉内に装入し、高さ１．２
ｍまで積み上げた。

【０１６５】（４）１次羽口から徐々に酸素ガスを流し
た。

【０１６６】（５）試験中、廃棄物の燃焼に伴い原料層
頂レベルが下がってきたので、そのレベルを１．１〜
１．３ｍ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。

【０１６７】（６）溶融スラグの排出口を開けた。

【０１６８】（７）廃棄物充填層（第２ゾーン）内張り
煉瓦の表面に取り付けた熱電対（廃棄物充填層内の原料
層頂レベル近傍の温度を測定）、およびフリーボード空
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の主孔から吹き込む支
燃性ガス中の酸素ガス量を調整した。

【０１６９】すなわち、荷下がり速度が速く、かつ充填
層内張り煉瓦表面およびフリーボードの温度が１４００
℃を超えた場合には、１次羽口からの酸素ガス量を減少
させた。逆に充填層内張り煉瓦表面の温度が８００℃よ
り低い場合には、２次羽口および上吹ランスの主孔から
の酸素ガス吹き込み量を増大させた。また、フリーボー
ドの温度が８００℃より低い場合には、３次羽口および
上吹ランスの主孔からの酸素ガス吹き込み量を増大させ
た。

【０１７０】さらに、二次燃焼率を向上させるべく、上
吹ランスを回転させながら、上吹ランスの副孔からの支
燃性ガスの吹き込みを行った。

【０１７１】（８）スラグ排出口から排出される溶融ス
ラグの温度を測定し（従来から実施されている方法で測
定可能）、所定の温度（少なくとも溶融スラグが固まら
ない温度範囲、すなわち１３００〜１４００℃とした）
より低下した場合には、張り出し部に設けられたランス
からのＬＰＧ吹き込みを行った。

【０１７２】（９）所定量の溶融金属が空間部に蓄積さ
れた時点でメタル排出口を開けた。完全にメタルが排出
された時点、すなわちメタル排出口からスラグが排出さ
れるのを確認した後、メタル排出口を閉じた。

【０１７３】（１０）上記の（５）から（９）の手順を
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。ここで窒素は酸素の０〜
３０％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。

【０１７４】定常状態では、焼却灰の投入速度が４５１
ｋｇ／ｈ、また、塊状可燃物の投入速度が７４ｋｇ／ｈ
であった。

【０１７５】以上の試験で得られた結果を表５の実施例
１の実績の欄に示す。単位は焼却灰トン当たりの量で示
した。

【０１７６】表示したように、焼却灰１トンを溶融する
のに必要な塊状可燃物は１６３ｋｇであった。また、焼
却灰１トンを溶融するに必要な酸素量は、６４Ｎｍ³ で
あった。

【０１７７】また、二次燃焼率は９８％で、ダイオキシ
ン類をほとんど含まないＣＯ₂ とＨ₂ Ｏを主成分とする
排ガスと、少量のダストを回収することができた。排ガ
スとダストは、ガス排出口から炉外に排出させた後、バ
グフィルターで分離回収した。なお、この場合は、焼却
灰の溶融に必要な熱を供給するため二次燃焼率を高くし
たので、エネルギーガスの回収は必要なかった。

【０１７８】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Ｃ_m Ｈ_n （m≧５）のような炭化
水素は全く無視できる濃度であった。

【０１７９】また、鉄等の有価金属類を主成分とする溶
融金属およびＳｉＯ₂ 、ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ を主成分と
する溶融スラグを回収することができた。溶融スラグは
スラグ排出口から炉外に、また、溶融金属はメタル排出
口から炉外に排出させたものである。特に、溶融スラグ
中の鉄分（＝Ｔ・Ｆｅ）、すなわち粒鉄および酸化鉄の
鉄分合計は、磁選等の選別をする前で既に０．５％以下
であり、高炉スラグと同等のレベルであって、路盤材等
に十分利用できる品質を有するものであった。また、回
収された溶融金属（メタル）は大部分が鉄で占められて
おり、カウンターウェイト等に利用できる品質であると
の評価が得られた。

【０１８０】張り出し部の空間部の雰囲気温度が１３５
０℃程度となるように、張り出し部に設けられたランス
を介してＬＰＧ吹き込みを常時行ったので、スラグ排出
口およびメタル排出口のいずれについても詰まりが生じ
ることは一切なかった。なお、本発明例で用いた炉は小
型であるが、大型化すれば相対的に熱ロスが減少するの
で、ＬＰＧ吹き込みを常時行う必要はなくなる。また、
スラグ排出口から連続的に、すなわち一度も閉塞させる
ことなくスラグを排出できた。

【０１８１】試験実施後、炉を冷やして炉内を解体調査
した結果、炉底部およびその近傍の側壁耐火物の内部へ
の溶融スラグおよび溶融金属の浸透は全く認められず、
逆に耐火物の稼働面上は一様に最大５０ｍｍ程度の厚み
のスラグで覆われていた。溶融スラグおよび溶融金属の
浸透が認められなかったのは、溶融スラグおよび溶融金
属が常時滞留することがないように炉底部に傾斜部を設
けていたからであり、耐火物の稼働面のスラグによる被
覆は炉底部をシャワー散水方式で冷却していた効果によ
るものである。

【０１８２】（実施例２）前記の図１に示した構成を有
する竪型炉（ガス化溶融炉）を用い、ただし、上吹ラン
スは回転させずに固定のままとして、廃棄物のガス化溶
融試験を行った。なお、竪型炉の各部の構造、羽口その
他取り付け部品の数量およびそれらの配置は、実施例１
の場合と同じである。

【０１８３】使用した廃棄物、焼却灰、副原料および補
助燃料は、実施例１で用いたものと同一である。また、
実施例１の場合と同じく、トータルの酸素吹き込み量は
２８．８Ｎｍ³ ／ｈとし、（１）〜（１０）の手順にし
たがって試験の実施条件（定常状態での条件）を定め
た。前記の表４の実施例２の欄にその条件を示す。

【０１８４】定常状態では、二次燃焼率は５０％とな
り、また、焼却灰の投入速度は２６２ｋｇ／ｈ、塊状可
燃物の投入速度は１００ｋｇ／ｈであった。

【０１８５】試験結果を前記の表５の実施例２の実績の
欄に示す。単位は焼却灰トン当たりの量で示した。

【０１８６】表示したように、焼却灰１トンを溶融する
のに必要な塊状可燃物は３８２ｋｇであった（参考値：
前記の特公平７−３５８８９号公報によると、焼却灰１
トンを溶融するのに必要なコークスは４００ｋｇであっ
た）。また、焼却灰１トンを溶融するに必要な酸素量
は、１１０Ｎｍ³ で、実施例１の上吹ランスを回転させ
た場合（６４Ｎｍ³ ）に比べて多量の酸素が必要であっ
た。

【０１８７】炉頂の排ガス温度は１２００℃近くに確保
されていたので、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Ｃ_m Ｈ_n （m ≧５）のような
炭化水素は全く無視できる濃度であった。また、ダイオ
キシン類をほとんど含まない排ガスと、少量のダストを
回収することができた。なお、この場合も、二次燃焼率
が比較的高かったので、排ガスのカロリーは低かった。

【０１８８】（比較例）前記の図１に示した構成を有す
る竪型炉（ガス化溶融炉）を用い、ただし、上吹ランス
には副孔がなく、回転させずに固定のままとし、また、
３次羽口もない状態で廃棄物のガス化溶融試験を行っ
た。それ以外の、竪型炉の各部の構造、羽口その他取り
付け部品の数量およびそれらの配置は、実施例１の場合
と同じである。

【０１８９】使用した廃棄物、焼却灰、副原料および補
助燃料は、実施例１で用いたものと同一である。また、
実施例１の場合と同じく、トータルの酸素吹き込み量は
２８．８Ｎｍ³ ／ｈとし、（１）〜（１０）の手順にし
たがって試験の実施条件（定常状態での条件）を定め
た。表４の比較例の欄にその条件を示す。

【０１９０】定常状態では、二次燃焼率は３１％とな
り、また、焼却灰の投入速度は１７１ｋｇ／ｈ、塊状可
燃物の投入速度は１１９ｋｇ／ｈであった。

【０１９１】以上の試験で得られた結果を表５の比較例
の実績の欄に示す。単位は焼却灰トン当たりの量で示し
た。

【０１９２】表示したように、焼却灰１トンを溶融する
のに必要な塊状可燃物は６９４ｋｇであった。また、焼
却灰１トンを溶融するに必要な酸素量は、１６８Ｎｍ³
で、この場合は、廃棄物中の有機物のガス化により得ら
れるエネルギーガスの二次燃焼率が低く、その潜熱が炉
内で有効に利用され得ないので、１次羽口および２次羽
口から、ＬＰＧの吹き込みが必要であった。

【０１９３】なお、炉頂の排ガス温度は１２００℃近く
に確保されていたので、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Ｃ_m Ｈ_n （m ≧５）の
ような炭化水素は全く無視できる濃度であった。また、
ダイオキシン類をほとんど含まない排ガスを回収するこ
とができた。

【０１９４】

【表４】

【０１９５】

【表５】

【０１９６】

【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
まれる有機物をエネルギーとして炉内で利用し、また
は、さらに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。また、この方法
によれば、廃棄物に由来する塊状可燃物を燃料として廃
棄物に由来する焼却灰、あるいは水分を多量に含む廃棄
物を溶融することができる。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
の低減を図るとともに、廃棄物中の有機物のエネルギー
としての活用が可能となる。

【０１９７】なお、炉内温度を高めると、ガス化を促進
し、低沸点重金属類の回収も可能となる。また、炉下部
に溶融スラグと溶融金属を一旦蓄積できる空間部を備え
た張り出し部が取り付けられたガス化溶融炉を用いる
と、溶融スラグと溶融金属を分離し、高品質のスラグお
よびメタルを回収するとともに、炉下部の耐火物を溶融
スラグの侵食等から保護し、ガス化溶融炉の寿命の延長
を図ることができる。

【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。

【符号の説明】

１：ガス化溶融炉本体 ２：耐火煉瓦 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 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） 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：ランス昇降回転装置 ２５：ホットサイクロン ２６：エネルギーガス ２７：ダスト ２８−１：上吹ランスの主孔 ２８−２：上吹ランスの副孔 ２９：空間部 ３０：張り出し部 ３１：溶融スラグ ３２：スラグ排出口 ３３：溶融金属 ３４：メタル排出口 ３５：堰 ３６：張り出し部に設けられたランス ３７：張り出し部ランスに吹き込む補助燃料 ３８：張り出し部ランスに吹き込む支燃性ガス ３９：炉底部に設けられた傾斜部 ４０：炉底部冷却装置

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 芳信 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 (72)発明者 大津 信弘 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 (56)参考文献 特開 平９−60830（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−79532（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−285246（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−49808（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−88772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−158078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−10561（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−222963（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−15829（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/24 ZAB F23G 5/44 ZAB F23J 1/08

Claims (11)

(57)【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可能で高さ方向に複数段に分かれ
   た羽口を有し、前記装入された廃棄物のレベルを計測す
   る手段と中段の羽口近傍の温度を計測する手段と炉の上
   方部の雰囲気ガスの温度を計測する手段を有し、さら
   に、炉の上部に、炉内に向けて昇降可能な、支燃性ガス
   および補助燃料を鉛直方向に吹き込むことができる少な
   くとも１個の吹き出し孔と支燃性ガスを炉の側壁方向に
   吹き込むことができる少なくとも１個の吹き出し孔を備
   える上吹ランスを有し、前記中段の羽口および／または
   前記上吹ランスが、中段の羽口近傍の温度を計測する手
   段によって得られた計測値に基い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を特徴とする廃棄物
   のガス化溶融炉。
2. 【請求項２】溶融スラグおよび溶融金属の排出口が、溶
   融スラグを炉外へ排出するための少なくとも１個のスラ
   グ排出口と溶融金属を炉外へ排出するための少なくとも
   １個のメタル排出口とに分けられ、前記スラグ排出口
   が、炉下部に取り付けられた張り出し部内に設けられて
   いる溶融スラグおよび溶融金属を炉外へ排出する前に一
   旦蓄積できる空間部の上部に設けられ、前記メタル排出
   口が前記空間部の下部に設けられていることを特徴とす
   る請求項１に記載の廃棄物のガス化溶融炉。
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、前記装入された廃棄物のレベルを計
   測する手段と中段の羽口近傍の温度を計測する手段と炉
   の上方部の雰囲気ガスの温度を計測する手段を有し、さ
   らに、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鉛直方向に吹き込むことができる少
   なくとも１個の吹き出し孔と支燃性ガスを炉の側壁方向
   に吹き込むことができる少なくとも１個の吹き出し孔を
   備える上吹ランス、または、前記上吹ランスに加え、炉
   内のフリーボード空間部に支燃性ガスを吹き込むことが
   できる少なくとも１個の羽口を有し、前記中段の羽口お
   よび／または前記上吹ランスが、中段の羽口近傍の温度
   を計測する手段によって得られた計測値に基いて支燃性
   ガスおよび補助燃料を吹き込むことができることを特徴
   とする廃棄物のガス化溶融炉。
4. 【請求項４】溶融スラグおよび溶融金属の排出口が、溶
   融スラグを炉外へ排出するための少なくとも１個のスラ
   グ排出口と溶融金属を炉外へ排出するための少なくとも
   １個のメタル排出口とに分けられ、前記スラグ排出口
   が、炉下部に取り付けられた張り出し部内に設けられて
   いる溶融スラグおよび溶融金属を炉外へ排出する前に一
   旦蓄積できる空間部の上部に設けられ、前記メタル排出
   口が前記空間部の下部に設けられていることを特徴とす
   る請求項３に記載の廃棄物のガス化溶融炉。
5. 【請求項５】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、
   装入された廃棄物のレベルを計測する手段と中段の羽口
   近傍の温度を計測する手段を有し、支燃性ガス及び補助
   燃料を鉛直方向に吹き込むことができる上吹ランスが、
   炉の上部に炉内に向けて昇降可能に取り付けられ、前記
   装入された廃棄物のレベルを計測する手段と炉の上方部
   の雰囲気ガスの温度を計測する手段を有し、さらに、炉
   内のフリーボード空間部に支燃性ガスおよび補助燃料を
   吹き込むことができる少なくとも１個の羽口を備える
   か、前記上吹ランスが前記鉛直方向への吹き込み口とは
   別に支燃性ガスを炉の側壁方向に吹き込むことができる
   少なくとも１個の吹き出し孔を備えるか、または前記フ
   リーボード空間部への支燃性ガスおよび補助燃料の吹き
   込み羽口と前記上吹ランスに設けられた支燃性ガスの炉
   の側壁方向への吹き出し孔の両方を備え、前記中段の羽
   口および／または前記上吹ランスが、中段の羽口近傍の
   温度を計測する手段によって得られた計測値に基いて支
   燃性ガスおよび補助燃料を吹き込むことができることを
   特徴とする廃棄物のガス化溶融炉。
6. 【請求項６】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Ｈ_２ 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、前者をエネルギ
   ーとして炉内で利用し、または、さらに炉上部に設けら
   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〕 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
   ／または上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹き
   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〕 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
   ／または上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹き
   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Ｈ_２ を主成分とするエネルギーガスとし、さら
   に、支燃性ガスを上吹ランスの炉の側壁方向への吹き出
   し孔から吹き込み、炉内のＣＯおよび／またはＨ_２ を
   二次燃焼させる。
7. 【請求項７】請求項２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Ｈ_２ 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、前者をエネルギ
   ーとして炉内で利用し、または、さらに炉上部に設けら
   れたガス排出口から回収し、後者を張り出し部内に設け
   られている空間部に一旦蓄積し、溶融スラグを前記空間
   部の上部に設けられたスラグ排出口から排出させ、溶融
   金属を前記空間部の下部に設けられたメタル排出口から
   排出させ、それぞれ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
   ／または上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹き
   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〕 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
   ／または上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹き
   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Ｈ_２ を主成分とするエネルギーガスとし、さら
   に、支燃性ガスを上吹ランスの炉の側壁方向への吹き出
   し孔から吹き込み、炉内のＣＯおよび／またはＨ_２ を
   二次燃焼させる。
8. 【請求項８】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Ｈ_２ 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、前記エネルギーガスを炉内で利用
   し、または、さらに炉上部に設けられたガス排出口から
   回収し、前記ダストを前記ガス排出口から回収し、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
   ／または上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹き
   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
   ／または上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹き
   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Ｈ_２ 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し、さらに、支燃性ガス
   を、上吹ランスの炉の側壁方向への吹き出し孔から、ま
   たは、前記吹き出し口およびフリーボード空間部への吹
   き込み羽口から吹き込み、炉内のＣＯおよび／またはＨ
   _２ を二次燃焼させる。
9. 【請求項９】請求項４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Ｈ_２ 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、前記エネルギーガスを炉内で利用
   し、または、さらに炉上部に設けられたガス排出口から
   回収し、前記ダストを前記ガス排出口から回収し、溶融
   スラグおよび溶融金属を張り出し部内に設けられている
   空間部に一旦蓄積し、溶融スラグを前記空間部の上部に
   設けられたスラグ排出口から排出させ、溶融金属を前記
   空間部の下部に設けられたメタル排出口から排出させ、
   それぞれ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
   ／または上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹き
   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
   ／または上吹ランスの鉛直方向への吹き出し孔から吹き
   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Ｈ_２ 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し、さらに、支燃性ガス
   を、上吹ランスの炉の側壁方向への吹き出し孔から、ま
   たは、前記吹き出し口およびフリーボード空間部への吹
   き込み羽口から吹き込み、炉内のＣＯおよび／またはＨ
   _２ を二次燃焼させる。
10. 【請求項１０】請求項５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Ｈ_２ 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、前者をエネル
    ギーガスとして炉内で利用し、または、さらに炉上部に
    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〕 支燃性ガスと必要に応じて補助燃料を上吹ランスの鉛直
    方向への吹き出し孔から吹き込み、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上吹ランスの鉛直
    方向への吹き出し孔から吹き込み、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〕 支燃性ガスと必要に応じて補助燃料を上吹ランスの鉛直
    方向への吹き出し孔から吹き込み、第２ゾーンで発生し
    た炭化水素ガスを熱分解してＣＯとＨ_２ を主成分とす
    るエネルギーガスとし、さらに、支燃性ガスをフリーボ
    ード空間部への支燃性ガスおよび補助燃料の吹き込み羽
    口および／または上吹ランスの炉の側壁方向への吹き出
    し孔から吹き込み、炉内のＣＯおよび／またはＨ_２ を
    二次燃焼させる。
11. 【請求項１１】廃棄物に由来する塊状可燃物を燃料とし
    て、廃棄物に由来する焼却灰を溶融することを特徴とす
    る請求項６ないし１０のいずれかに記載の廃棄物のガス
    化溶融方法。