WO2006114818A1

WO2006114818A1 - ガス化溶融炉への廃棄物の供給方法及び供給装置

Info

Publication number: WO2006114818A1
Application number: PCT/JP2005/006482
Authority: WO
Inventors: Noboru Taguchi; Yoshiro Tomiyama; Akinori Taira; Fumihiro Miyoshi
Original assignee: Jfe Engineering Corporation
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-11-02
Also published as: JPWO2006114818A1; EP1865256A1; EP1865256A4

Abstract

　廃棄物を溶融炉に装入する際、圧縮ブロックがばらけて飛散するのを防ぎ、また、有毒ガスであるＣＯが逆流するのを防ぐようにした廃棄物の供給法の提供。　内部で廃棄物の加熱溶融が行われる炉本体への廃棄物の供給方法において、該廃棄物を圧縮装置によって圧縮前の廃棄物の密度の２倍以上、２０倍以下になるように圧縮された圧縮ブロックとし、該圧縮ブロックを該炉本体の改質部より下の炉壁に設けた装入口から炉内に炉内での落下距離が３ｍ以下となるように供給するか、又は、落下させることなく供給することを特徴とする廃棄物の供給方法。

Description

ガス化溶融炉への廃棄物の供給方法及び供給装置

技術分野

[0001] 本発明は、廃棄物を溶融炉、特にガス化溶融炉又はガス化溶融改質炉で溶融、ガス化処理する廃棄物処理設備にお!、て、溶融炉に廃棄物の供給する方法に関する背景技術

[0002] 現在、廃棄物処分場の不足などが顕在化しており、産業廃棄物あるいは一般廃棄物の多くは、発生したままの姿で、あるいは何らかの事前処理の上、焼却処分され減容化された後に埋立などの最終処分が行われる場合が多、。上記した焼却処分の方法としては様々な方法が挙げられるが、近年、焼却場における発生ガス中のダイォキシンなど有害物質の管理が問題となっており、高温酸ィ匕雰囲気で有害物を分解することが可能な処理方法が求められてきて!/、る。

[0003] このような高温処理が可能な廃棄物処理方法として、廃棄物を熱分解溶融炉に装入し、乾燥、予熱、熱分解、燃焼、溶融し、スラグ及びメタルとして取り出す廃棄物ガス化溶融処理方法がある。

[0004] 廃棄物ガス化溶融処理方法の例を図 1に基づ!/、て説明する。

図 1に示されたガス化改質方式は次のプロセスから構成されて!、る。

1.プレス'脱ガスチャンネノレ

(1)廃棄物の圧縮、（2)乾燥'熱分解

2.高温反応炉，均質化炉

(3)ガス化溶融、（4)スラグ均質化、（5)ガス改質

3.ガス精製

(6)急冷 (急冷'酸洗浄、酸洗浄)、（7)ガス精製 (アルカリ洗浄、脱硫、除湿）

4.水処理

(8)水処理 (沈殿、脱塩等）

[0005] この方式の基本的な構成をフローに沿って説明すると次の通りである。ピットに集積された都市ごみ、産業廃棄物等の廃棄物はプレス機で圧縮された後、乾燥熱分解工程で間接加熱により加熱乾留されて高温反応炉に送られる。高温反応炉の下部には、ランスが配置され、このランスによって炉内に高濃度酸素が導入され、この酸素ガスが乾留物中の炭素をガス化し、一酸化炭素と二酸化炭素が生成する。また、高温水蒸気が存在するため、炭素と水蒸気とによる水性ガス反応が生じて、水素と一酸ィ匕炭素が生成される。更に、有機化合物 (炭化水素など)も水蒸気と反応して、水素と一酸化炭素が生成する。

上記反応の結果、高温反応炉の塔頂部より粗合成ガスが回収される。

[0006] 一方、高温反応炉下部で生成した溶融物は高温反応炉から均質化炉へ流れ出る。この溶融物には炭素や微量の重金属等が含まれており、均質化炉においては炭素は十分な酸素あるいは水蒸気によってガス化されて水素、一酸化炭素、二酸化炭素を生成する。均質ィ匕炉において金属溶融物は比重が大きいため、スラグの下部に溜まる。溶融物は水砕システムに流れ落ちて、冷却固化され、メタル'スラグの混合物は、磁選によりメタルとスラグに分離される。

[0007] 高温反応炉カゝら発生する粗合成ガスに対して、急冷装置で酸性水を噴射することによってガスの温度を約 1200°C力も約 70°Cにまで急速冷却し、ダイォキシン類の再合成を阻止する。この時、酸性水によってガスが洗浄され、粗合成ガス中に含まれる Pbなどの重金属成分と塩素分は洗浄中に溶け込む。

[0008] 酸洗浄された合成ガスは、必要に応じて更に酸洗浄を施されたのちアルカリ洗浄され、残存する塩ィ匕水素ガス等の酸性ガスが中和除去される。次いで、脱硫洗浄装置でガス中の硫ィ匕水素が硫黄に転換されて硫黄ケーキとして回収される。次いで合成ガスは低温除湿工程で水分を除去された後、精製された燃料ガスとして利用される。

[0009] 図 2はガス化溶融炉に廃棄物を供給するための公知の方法を示すものである。

図 2において、 1は廃棄物を回分的（：バッチ的）に加圧、圧縮する圧縮装置、 2は圧縮用シリンダ、 3は圧縮支持盤、 4は圧縮装置 1で得られた廃棄物 (以下圧縮成型物とも記す)を乾燥、熱分解、炭化するためのトンネル式の加熱炉、 4aは圧縮成型物の乾燥領域、 4bは圧縮成型物の熱分解、炭化領域、 4はトンネル式の加熱炉 4の入

E

口、 5は高温反応器、 10a、 10iは圧縮成型物、 11、 11は炭化した圧縮成型物（以下炭化生成物とも記す)、 12は炭化生成物と燃焼残渣の混合物、 13は酸素含有ガスの吹き込み口、 14は溶融物、 14Hは溶融物排出口、 15は可燃性ガスと酸素含有ガスの吹き込み口、 16は酸素の吹き込み口、 20は廃棄物投入口、 21は廃棄物投入口の蓋、 22はトンネル式の加熱炉 4の炭化生成物の押出し口（：高温反応器 5内への炭化生成物の装入口）、 23は高温反応器 5から排出される排ガス (以下発生ガスとも記す)の急冷装置、 24はガス精製装置、 25は高温反応器 5のガス排出口、 26は精製ガス、 f は圧縮成型物 10a、 10iの移動方向、 f は炭化生成物 11 11の移動方向

1 2 i、 n

、 f はトンネル式の加熱炉 4内で生成した熱分解ガスの流れ方向、 f は高温反応器 5

3 4

内への酸素含有ガスの吹き込み方向、 f は圧縮用シリンダ 2の移動方向、 f は圧縮

5 6 支持盤 3の移動方向、 f は廃棄物投入口 20の蓋 21の回転方向、 f は可燃性ガスと

7 8

酸素含有ガスの吹き込み方向、 f

9は酸素の吹き込み方向を示す。

[0010] 図 2に示す廃棄物処理設備においては、先ず、廃棄物投入口 20から圧縮装置 1内に所定量供給した廃棄物を、回分的（：バッチ的）に圧縮装置 1を用いて圧縮して緊密な圧縮成型物 10aとする。次に、この圧縮成型物 10aを、外部から加熱された細長 V、トンネル式の加熱炉（以下トンネル式加熱炉と記す） 4内へ押し込む。

[0011] この際、廃棄物中に含まれていた水分は、上記した圧縮工程で絞り出され、廃棄物と共にトンネル式加熱炉 4内に押し込まれる。圧縮成型物 10aの断面形状は、トンネル式加熱炉 4の入口 4 の内壁断面と同形、同一寸法であり、圧縮成型物 10aを押し

E

込むと圧縮成型物 10aはトンネル式加熱炉 4の内壁と接触状態を保ったまま押し込まれるため、トンネル式加熱炉入口で加熱炉内雰囲気をシールすることができる。

[0012] 圧縮成型物 10iは、順次新しい圧縮成型物が押し込まれる毎に、トンネル式加熱炉 4内を滑りながら移動する。トンネル式加熱炉 4は前記したように外部力加熱されており、内部は 600°C程度まで昇温され、圧縮成型物 10iの移動、昇温過程において、圧縮成型物 10iは乾燥、熱分解、炭化する。

[0013] 炭化生成物 1 Inおよび熱分解により発生したガス成分は、 1000°C以上に維持された高温反応器 5内へ装入および吹き込まれる。その後、鉱物分、金属分を含む炭化生成物中の可燃物は、酸素含有ガスによって燃焼、熱分解してガス化する。この場合、酸素含有ガス中の酸素量を調整することで、高温反応器 5から排出される発生ガスは一酸化炭素と水素を含む燃料用ガス (以下燃料ガスとも記す)として回収できる。

[0014] また、燃焼、熱分解によってガス化しない残渣部分（：不燃分)は、高温反応器 5内で溶融し、溶融金属および溶融スラグで構成される溶融物 14となって高温反応器 5 下部の溶融物排出口 14Hから回収される。

[0015] し力しながら、上記の従来法では廃棄物を高温反応炉に装入する際に圧縮成型物がばらけて炉内でブリッジを形成しやすくなり、効率的な処理が行えな、と、う問題かあつた。

[0016] 炉に廃棄物を装入するための方法として種々のものが提案されて、る。

特許文献 1には、裁断されたごみ等の廃棄物をペレツトイ匕し、これを直立炉内で乾燥'熱分解して、廃棄物の可燃部分を燃料ガスに熱分解して回収すると共に、廃物の不燃部分を溶融金属及びスラグとして回収する方法において用いるペレット形成装置であって、該ペレットが炉の乾燥及び熱分解帯域を通って降下する際に形が崩れないでそのままの形を保持するのに充分に強固な廃棄物ペレットを得るためのぺレット形成装置が記載されてヽる。

[0017] 上記のペレット形成装置を採用した実際の装置においては、供塵孔は炉底力も約 8000mmの位置にあり、また、内径 200πιπιΦ X 2本のパイプの中で交互に油圧ピストンによりゴミを圧縮してペレツトイ匕し、炉内へ供給する様にして、る。

しかしながら、水分のある廃棄物では、圧縮しただけではペレツトイ匕できないため、現実には廃棄物はペレット化されておらず、また、供塵孔の高さと炉内の層高さとの差が大きぐ圧縮されてペレットになっても、装入時に解砕され、炉内でごみが飛散し、ガス燃焼室まで入ってきて、る。

[0018] 特許文献 2には、廃棄物を焼却炉内に投入するための押込投入装置であって、前端に押出口を、上壁前部に投入口を開口した押込機函の上方に廃棄物の貯留槽を配設し、その貯留槽の底壁前部を前記投入口に連通させ、前記貯留槽の廃棄物を、そこに設けた移送板の移動により適量宛押込機函内に投入し、その投入廃棄物を、その押込機函内に設けた押込板により前記押出口を通して、そこに連なる焼却炉に押込投入するようにした押込投入装置が記載されてヽる。

し力しながら、特許文献 2には、この押込投入装置を焼却炉において用いることにっ、ては記載があるが、還元性熱処理炉につ!、て用いることにつヽては記載が無く、また、この押込投入装置によって廃棄物が圧縮されて塊状化されることについては記載がない。

[0019] 特許文献 3、 4には、廃棄物のガス化溶融炉に廃棄物を供給するに際して、供給投入ホッパーに投入された廃棄物を該ホッパーの底部でまず一方向にのみ一段圧縮し，っ、でこの一段圧縮に直交する方向で二段圧縮しブロック化して溶融炉に供給することが記載されている。

[0020] 特許文献 5には、廃棄物の乾燥、熱分解を連続して行い、その後燃焼'溶融する廃棄物の処理方法にお!、て、廃棄物中に含まれる水分 (一般廃棄物中の水分は 25〜 50%)が、熱処理'排ガス処理する際に水蒸気となって同伴するため、熱処理システムにとって大きな負担となっていることに鑑みて、熱分解炉の圧縮部で、随伴する液体部分を伴った未分割または大片に分割された廃棄物を、その混合され複合された構造を維持したまま、回分的に圧縮して緊密廃棄物 (緊密パック)を形成し、次いで、緊密パックを 100°C以上に加熱されたチャンネル内へ該チャンネル内壁にぴったりと接触した状態になるように導入して、水蒸気や熱分解ガスが逆流して廃棄物入口から漏れ出さないようにシールし、緊密パックを押圧力によって滑らせるとともに、チャンネル内壁と摩擦接触した状態に保ちながら、緊密パックを乾燥部で乾燥させ、熱分解があまり活発に行われない乾燥部の後半部分 (温度 120°C〜250°Cの部分)で水 (水蒸気)抜きを行い、次いで熱分解部で熱分解し、その後、直接高温反応炉に入れ、燃焼、ガス改質、溶融処理を行うことが記載されている。

[0021] 特許文献 6には、ガス化溶融炉に廃棄物を供給するための廃棄物供給装置であつて、スクリュウを内包して先端側部に向かって内径が漸減した圧縮部と、この圧縮部の先端に形成された平行部と、前記平行部から連続する先端側に向かって内径が拡大し炉本体に連通する密封部とを有するスクリュウ圧縮コンベアからなる廃棄物供給装置が記載されている。

し力しながら、特許文献 6に記載のものはスクリューによる装入であり、廃棄物の圧縮と該圧縮物の装入との両者を同時に行うものではない。

[0022] 特許文献 7には、廃棄物を溶融、ガス化処理する廃棄物処理設備であって、廃棄物を圧縮する圧縮装置と、該圧縮装置で得られた圧縮成型物を乾燥、熱分解、炭化する加熱炉と、該加熱炉で得られた炭化生成物から溶融物と燃料ガスを生成する高温反応器を有し、該高温反応器の 1基に対して複数基の前記した加熱炉を配設した廃棄物処理設備が記載されており、また、その [0006]には、圧縮成型物の断面形状は、トンネル式加熱炉の入口の内壁断面と同形、同一寸法であり、圧縮成型物を押し込むと圧縮成型物はトンネル式加熱炉の内壁と接触状態を保ったまま押し込まれるため、トンネル式加熱炉入口で加熱炉内雰囲気をシールすることができることが記載されている。

[0023] 特許文献 8には、廃棄物を溶融、ガス化処理する廃棄物処理方法であって、廃棄物を圧縮する工程と、得られた圧縮成型物を加熱し、乾燥、熱分解、炭化しながら乾燥で発生したガスを抜き出す工程と、得られた炭化生成物を加熱し、溶融物と燃料ガスを生成する工程を有する廃棄物処理方法、および発熱量が低い廃棄物を、予め乾燥処理して水分の一部または全部を除去した後に発熱量が高い廃棄物と共に圧縮する工程と、該工程で得られた圧縮成型物を加熱し、乾燥、熱分解、炭化するェ程と、該工程で得られた炭化生成物を加熱し、溶融物と燃料ガスを生成する工程を有する廃棄物処理方法が記載されており、また、その [0006]には、圧縮成型物の断面形状は、トンネル式加熱炉の入口の内壁断面と同形、同一寸法であり、圧縮成型物を押し込むと圧縮成型物はトンネル式加熱炉の内壁と接触状態を保ったまま押し込まれるため、トンネル式加熱炉入口で加熱炉内雰囲気をシールすることができることが記載されている。

[0024] 特許文献 9には、飛散しやす!/ヽ液状廃棄物、粉末状廃棄物あるいはガス状廃棄物を、廃棄物処理設備周辺への飛散などを生じることなぐ環境上問題なく安全に処理するために、廃棄物を回分的に加圧、圧縮する工程と、得られた圧縮成型物を、トンネル式加熱炉内に装入し、乾燥、熱分解、炭化する工程と、得られた炭化生成物を、高温反応器内に装入し、燃焼し、不燃分を溶融する工程からなる廃棄物処理方法において、該高温反応器内もしくは前記トンネル式加熱炉内の圧縮成型物の熱分解、炭化領域に、液状廃棄物、粉末状廃棄物およびガス状廃棄物から選ばれる 1種または 2種以上を吹き込んで処理することが記載されており、また、その [0005]には、圧縮成型物の断面形状は、チャンネルの入口の内壁断面と同形、同一寸法であり、圧縮成型物を押し込むと圧縮成型物はチャンネルの内壁と接触状態を保ったまま押し込まれ、チャンネル入口でシールされることが記載されて、る。

[0025] 特許文献 10には、廃棄物を圧縮成形後、乾燥、熱分解、炭化し、生成した炭化物を溶融、ガス化して燃料ガスを得る廃棄物処理方法において、水分、灰分などの性状が種々異なる一般廃棄物^^めてきて処理しょうとする場合には、廃棄物中の水分の変動などによって、炭化過程での炭化の程度が充分でないか、あるいは、高温反応器内で燃料となる炭素分が少ないといった条件に陥りやすぐその場合、高温反応器で炭化生成物中の鉱物分、金属分などの残渣分を溶融するだけの熱量が不足してしまい安定な操業ができなくなるという問題があることに鑑みて、含有灰分と含有固定炭素との重量比が一定値以下である廃棄物を、廃棄物の圧縮工程に供給するか、または、二種類以上の廃棄物を組み合わせ、得られる廃棄物中の灰分と固定炭素との重量比が一定値以下になるように調整した廃棄物を、廃棄物の圧縮工程に供給するようにすることが記載されており、また、その [0006]には、圧縮成型物の断面形状は、トンネル式加熱炉の入口の内壁断面と同形、同一寸法であり、圧縮成型物 1を押し込むと圧縮成型物はトンネル式加熱炉の内壁と接触状態を保ったまま押し込まれるため、トンネル式加熱炉入口で加熱炉内雰囲気をシールすることができることが記載されている。

[0026] 特許文献 11には、廃棄物を圧縮成型し、圧縮成型物を乾燥、熱分解、炭化し、得られた炭化生成物を燃焼し、灰分を溶融する廃棄物処理方法においては、種々の廃棄物を順次処理すると、入荷する廃棄物の種類によって高温反応器内の雰囲気温度が変動し、それに応じて燃料ガスの供給量、廃棄物の処理量の変更を行う必要があり、熱効率の低下による燃料ガス使用量の増力 tl、廃棄物処理量の減少という問題を回避できないという課題があることに鑑みて、熱補償のための余分な燃料を使用せず、また、廃棄物処理量の減少を伴うことなぐ廃棄物を安定して燃焼し、灰分を溶融することを可能にするために、圧縮成型の対象とする廃棄物を、水分量の異なる複数種類の廃棄物の配合物とし、乾燥、熱分解、炭化する工程における前記圧縮成型物の温度が所定の範囲内となるように、水分量の異なる複数種類の廃棄物の配合比を制御することが記載されており、また、その [0006]には、圧縮成型物の断面形状は、トンネル式加熱炉の入口の内壁断面と同形、同一寸法であり、圧縮成型物 1を押し込むと圧縮成型物はトンネル式加熱炉の内壁と接触状態を保ったまま押し込まれるため、トンネル式加熱炉入口で加熱炉内雰囲気をシールすることができることが記載されている。

[0027] 特許文献 12には、プラスチックを含有する廃棄物を圧縮し、得られた圧縮廃棄物を乾留 ·炭化炉で乾留 ·炭化し、得られた乾留 ·炭化物を高温反応炉にお、て酸素含有ガス共存下、部分酸化'ガス化する廃棄物の処理方法においては、圧縮成形物は、外部から加熱された細長いトンネル式加熱炉内に押し込まれる力圧縮成形物の断面形状は、トンネル式加熱炉の加熱帯の入口の内壁断面と同形、同一寸法であり、圧縮成形物を押し込むと圧縮成形物はトンネル式加熱炉の内壁と接触状態を保つたまま押し込まれるため、トンネル式加熱炉入口で加熱炉内のガスをシールすることができるが、トンネル式加熱炉での加熱温度を高くすると、圧縮成形物中のプラスチックが軟化、溶融したり、熱分解して粉状となり、トンネル式加熱炉内を滑りながら移動する間に、ガスが流れる隙間を軟化物または粉が塞ぎ、トンネル式加熱炉の高温反応炉入側近傍から高温反応炉内へのガスの流入が阻害され、このため、トンネル式加熱炉内の圧力が上昇し、ある時点でこの圧力によって高温反応炉入側近傍の乾留 '炭化物が高温反応炉内に急激に押し出されると共に、一時的に大量のガスが高温反応炉内に吹き込まれる結果、トンネル式加熱炉内で生成したガスの高温反応炉内での滞留時間が十分確保されず、ガスが高温反応炉で十分分解されずに排出され、ガス中にダイォキシン類が含まれたり、カーボンスラッジ量が増加するなどの問題が生じる可能性があること、及びこの問題を解決するために、廃棄物中のプラスチックの含有量に応じて、乾留 '炭化工程における温度を制御することが記載されている。

[0028] 特許文献 13には、廃棄物をガス化溶融炉で処理する装置においては、炉内圧を負圧として操業しており、廃棄物を該ガス化溶融炉へ装入する投入装置には、ホッパ力炉内に過剰な空気が入らないように、プッシャ及びダンバの組合せ、ロータリバルブ等の機械的な仕切手段を設け、これら仕切手段と廃棄物自体の層厚とによってガスシールを行うようにしている力ガス化溶融炉を正圧で操業すると、ダンバ、ロータリバルブ等の仕切手段と廃棄物自体の層厚とによるシールでは、多少なりとも間隙があるので、炉内からのガスが廃棄物投入装置のホッパ開口に漏れる場合があったこと、及び、この課題を解決するために、ガス化溶融炉の本体へ、ホッパ及びプッシャを備えた投入装置を介して廃棄物を供給するに際して、前記投入装置の出口からガス化溶融炉の本体間で廃棄物から蒸発した水蒸気を冷却して凝縮させ、その凝縮物で廃棄物の間隙を埋めてガス化溶融炉の廃棄物投入装置からのガス漏れを防止することが記載されている。

[0029] 特許文献 14には、廃棄物をガス化溶融処理する廃棄物溶融炉においては、溶融炉に廃棄物を供給するために設けられている廃棄物投入ホッパー内の廃棄物を、廃棄物投入ホッパーの底部に設けた廃棄物押出機により、溶融炉内に押し出すときに、廃棄物を圧縮してシール性を高めるという方法をとっている力この方法では、廃プラスチックのように水分を含まない廃棄物の場合には、圧縮しても溶融炉に供給するまでに、元の状態に戻り隣り合う廃棄物片間に隙間ができ、その部分カも炉内のガスが噴出したり、逆に炉外の空気を吸い込んだりするので、シール性に問題があること、及び、この課題を解決するために、廃棄物供給装置を、廃棄物投入ホッパーと、該廃棄物投入ホッパの底部に設けられた廃棄物圧縮装置と、圧縮された廃棄物を加湿する加湿装置とから構成し、廃棄物圧縮装置は、廃棄物投入ホッパーの底部と前記加湿装置との間に設けたゲートと、該ゲートに向けて廃棄物を押し出して圧縮する廃棄物押出機と、廃棄物投入ホッパの底部に投入された廃棄物を投入ホッパの両側からかき寄せるとともに、前記廃棄物押出機で廃棄物を押し出すときに廃棄物を上方力押え付ける手段とを備えるようにすることが記載されて、る。

[0030] 特許文献 15には、廃棄物をガス化溶融処理するに際して、随伴する液体部分を伴つた未分割又は大片に分割された処理品を、その混合され組合わされた構造を維持したまま回分的に圧縮して緊密パックを形成し、かつ、圧力を加えながら該パックを 1 00°C以上に加熱されたチャンネル内に強制押し込みにより導入すること、初めに存在する液体が蒸発し且つ各処理物成分が持っていた機械的復元力が除かれるまで及び随伴される有機成分が少なくとも部分的に結合機能を有するようになるまで、該緊密ノ^クを滑らせながらチャンネル壁と強制押し込みによる接触状態に保つこと及びこの塊状の固形物集合体を形状及び構造的に安定な状態に保ちながら該チャンネルから押し出し、全容積が 1000°C以上に保たれた高温反応器内に導入することが記載されている。

上記特許文献 3〜15は廃棄物を圧縮成型して炉内に装入した際に、それがばらけない様にするための工夫については何らの示唆もなぐ廃棄物の供給位置と炉内の層高レベルとの関係は記載されていない。

特許文献 1：特開昭 52— 124776号公報

特許文献 2 :特開昭 54— 123271号公報

特許文献 3：特開平 9 89230号公報

特許文献 4：特開平 9— 89231号公報

特許文献 5：特開 2000— 93917号公報

特許文献 6：特開 2003— 185113号公報

特許文献 7：特開平 11― 270823号公報

特許文献 8：特開平 11― 270824号公報

特許文献 9：特開平 11― 281032号公報

特許文献 10：特開平 11— 316007号公報

特許文献 11：特開平 11― 337037号公報

特許文献 12 :特開 2001— 115165号公報

特許文献 13：特開 2004— 3823号公報

特許文献 14：特開 2004 - 11954号公報

特許文献 15：特開平 6— 79252号公報

発明の開示

[0031] 本発明は、ガス化溶融炉に廃棄物を装入する際、圧縮された廃棄物 (以下「圧縮ブロック」という）がばらけて飛散するのを防ぎ、また、有毒ガスである COが逆流するのを防ぐようにした廃棄物の供給法を提供することを目的とする。

[0032] 本発明者等は、ガス化溶融炉に廃棄物を装入する際、炉内での圧縮ブロックの落下距離が大きい場合に圧縮ブロックがばらけるのことを見出して本発明を完成した。すなわち、本発明は次の通りである。

[0033] (1) 内部で廃棄物の加熱溶融が行われる炉本体への廃棄物の供給方法において、該廃棄物を圧縮装置によって圧縮前の廃棄物の密度の 2倍以上、 20倍以下になるように圧縮された圧縮ブロックとし、該圧縮ブロックを該炉本体の改質部より下の炉壁に設けた装入口力炉内に炉内での落下距離が 3m以下となるように供給するか、又は、落下させることなく供給することを特徴とする廃棄物の供給方法。

(2) 炉内の廃棄物の層高レベルを計測および Zまたは計算し、炉内での落下距離力 S3m以下となるように廃棄物の供給を制御することを特徴とする上記（1)に記載の廃棄物の供給方法。

(3)炉内の廃棄物の層高レベルが装入口を少なくとも部分的に覆う以上のレベルであることをプッシヤー圧で確認しながらおよび Zまたは層高レベルを計算し、廃棄物を炉内で落下させることなく供給することを特徴とする上記（1)に記載の廃棄物の供給方法。

(4)前記炉内の廃棄物の層高レベルの最高点が炉底より 6m以下であることを特徴とする上記（1)〜（3)の、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(5)圧縮物量を設定処理速度で割って算出された時間よりも所定時間経過して所定の層レベルの検出が無い場合に圧縮物を装入することを特徴とする上記（1)〜 (4) の！、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[0034] (6)炉の炉体側壁に電磁波の発信器と受信器とを設置して、炉内を透過する電磁波信号の強度から、炉内装入物の有無を判定して廃棄物の層高レベルを計測することを特徴とする上記（1)〜（5)の、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(7)前記炉内を透過する電磁波信号の強度から、炉内装入物の有無を判定して廃棄物の層高レベルを計測する場合の計測レベル位置が装入口レベル下 3mのレべルから装入口レベルまでの位置であることを特徴とする上記（1)〜（6)の!、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(8)前記発信器と受信器とが炉体側壁に対向して配設されていることを特徴とする上記 (6)又は（7)に記載の廃棄物の供給方法。

(9)前記発信器及び受信器として、発信器と受信器とがー体となった送受信装置を用いることを特徴とする上記（6)又は（7)に記載の廃棄物の供給方法。装置。

(10)該炉体側壁にバーナーガス導入管を兼ねる電磁波導波管を設けると共に、該導波管に電磁波の発信器及び受信器を接続してなり、該導波管によって電磁波の発信 ·受信を行うとともに、該導波管を通してのバーナーガスの導入とバーナー炎とにより該導波管への異物の混入'堆積を防止するようにしたことを特徴とする上記 (6) 〜（9)の、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[0035] (11)前記導波管のパーナガス導入口と電磁波の発信器又は受信器との間に電磁波は透過させるがガスは遮断する機能を持った栓を挿入し、バーナーガスが電磁波発信器又は受信器内に入ることを防止したことを特徴とする上記（10)に記載の廃棄物の供給方法。

(12)前記廃棄物の圧縮ブロックの大きさが、高さが 0. lm以上で lm以下であり、幅が 0. lm以上でかつ炉の内径未満であることを特徴とする上記（1)〜（11のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(13)前記圧縮ブロックの作製時、または圧縮ブロックの作製後で炉内に供給されるまでの間に廃棄汚水、プロセス排水、水分のいずれか一種以上を添加して圧縮プロックの水分調整を行うことを特徴とする上記（1)〜（12)のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(14)前記圧縮ブロックが、炉内に供給される前に炉内の放射熱を受けるトンネルゾーンを 0. 3m以上で 5m以下経た後に炉内に供給されることを特徴とする上記（1)〜 ( 13)の、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(15)前記放射熱を受けるトンネルゾーンが炉内側落ち口で下り傾斜になっていることを特徴とする上記（14)に記載の廃棄物の供給方法。

(16)前記放射熱を受けるトンネルゾーンが炉内側落ち口手前で放射熱を受けやす V、ように拡大されて、ることを特徴とする上記（ 14)又は（ 15)に記載の廃棄物の供給方法。

[0036] (17)廃棄物を供給する装置が、廃棄物を圧縮する圧縮装置と、圧縮装置の上部に配設され、廃棄物を圧縮装置に供給する供給ホッパーとを少なくとも含むことを特徴とする上記（1)〜（16)のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(18)前記圧縮装置と、該圧縮装置の上部に配設された供給ホッパーとの間に廃棄物を供給ホッパー力圧縮装置に落としこむプッシヤーが配設されていることを特徴とする上記（ 17に記載の廃棄物の供給方法

(19)前記圧縮装置又は該圧縮装置と該供給ホッパー間に排気管が配設されており、該排気管によって該圧縮装置と該供給ホッパー間に溜まった一酸ィ匕炭素を含むガスを排気することを特徴とする上記（17)又は（18)に記載の廃棄物の供給方法。

(20)前記圧縮装置と前記供給ホッパーとが 2重ダンパーで仕切ることによって、炉内の一酸ィ匕炭素を含むガスの逆流を防止することを特徴とする上記（17)〜（19)のいずれかに記載の廃棄物の供給方法

[0037] (21)前記圧縮装置と炉との間に、上面及び左右の面が炉壁に設けた廃棄物の装入口方向に向力つて拡がるテーパーを有しており廃棄物が内壁と密着することがな、ようにしたトンネル炉を設けて圧縮ブロックを加熱することを特徴とする上記（1)〜（20) の！、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(22)前記トンネル炉内に水蒸気を導入することによって炉内の一酸ィ匕炭素を含むガスの逆流を防止することを特徴とする上記（21)に記載の廃棄物の供給方法。

(23)前記溶融炉が廃棄物のガス化溶融炉又はガス化溶融改質炉であることを特徴とする上記（1)〜（22)の、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

(24)溶融炉に廃棄物を装入するための廃棄物供給装置であって、廃棄物を圧縮して圧縮前の廃棄物の密度の 2倍以上、 20倍以下に圧縮された圧縮ブロックとするための圧縮装置と、圧縮装置の上部に配設され廃棄物を圧縮装置に供給する供給ホッパーと圧縮装置によって圧縮された圧縮ブロックを高温加熱炉に供給する管路と、該炉内の廃棄物の層高レベルを計測および Zまたは算出すると共に、圧縮ブロックの炉内での落下距離が 3m以下となるように廃棄物の供給量を制御する手段とからなることを特徴とする廃棄物の供給装置。

[0038] (25)圧縮装置と供給ホッパーとの間に、廃棄物を供給ホッパーから圧縮装置に落としこむプッシヤーを更に設けたことを特徴とする上記（24)に記載の廃棄物の供給装置。 (26)前記廃棄物の供給量を制御する手段が、溶融炉内の廃棄物の堆積表面のレベルを、マイクロ波の減衰量を測定することによって検出する手段を含むことを特徴とする上記（24)又は（25)に記載の廃棄物の供給装置。

(27)溶融炉に廃棄物を供給するための装置として上記（24)〜（26)の、ずれかに記載の廃棄物の供給装置を設けたことを特徴とする廃棄物の加熱溶融処理装置。

(28)前記溶融炉がガス化溶融炉又はガス化溶融改質炉であることを特徴とする上記（27)に記載の廃棄物の加熱溶融処理装置。

[0039] 本発明の廃棄物の供給方法によれば、圧縮された廃棄物のブロックを炉内に装入するに際して、炉内の廃棄物の層高レベルを調整して装入するため、圧縮物が解砕されにくいという効果を奏することができる。また、圧縮した後、放射熱などで加熱して圧縮物の表面を熱処理することにより炉装入時の圧縮物の解砕がより防止される。図面の簡単な説明

[0040] [図 1]ガス化改質方式による廃棄物処理工程の概要を示す図である。

[図 2]ガス化溶融炉に廃棄物を供給するための従来の方法を示す図である。

[図 3]圧縮ブロックを落下距離を変化させて落下させたときの、圧縮密度とダスト発生量との関係を示す図である。

[図 4]本発明の実施例を示す図である。

[図 5]本発明の実施例を示す図である。

[図 6]本発明における供給ホッパーとプッシヤーの細部を示す図である。

[図 7]本発明の実施例を示す図である。

[図 8]本発明の実施例を示す図である。

[図 9]本発明の実施例を示す図である。

[図 10]本発明の実施例を示す図である。

[図 11]本発明の実施例を示す図である。

[図 12]本発明の実施例を示す図である。

[図 13]本発明の実施例を示す図である。

[図 14]本発明の実施例を示す図である。

[図 15]本発明の実施例を示す図である。 [図 16]本発明の実施例を示す図である。

[図 17]本発明の実施例を示す図である。

[図 18]本発明にお、て用いる層高レベルの計測方法を示す図である。

[図 19]本発明にお、て用いる層高レベルの計測方法を示す図である。

[図 20]本発明にお、て用いる層高レベルの計測方法を示す図である。

符号の説明

1 廃棄物を回分的に加圧、圧縮する圧縮装置

2 圧縮用シリンダ

3 圧縮支持盤

4 圧縮された廃棄物（：圧縮ブロック）の乾燥、熱分解、炭化のためのトンネル式カロ熱炉

4a 圧縮ブロックの乾燥領域

4b 圧縮ブロックの熱分解、炭化領域

4E トンネル式加熱炉の入口

5 高温反応炉

10a、 10i 圧縮ブロック

l li、 l ln 炭化した圧縮ブロック（：炭化生成物）

12 炭化生成物と燃焼残渣の混合物

13 酸素含有ガスの吹き込み口

14 溶融物

14H 溶融物排出口

15 酸素含有ガスと可燃性ガスの吹き込み口

20 廃棄物投入口

21 廃棄物投入口の蓋

22 トンネル式加熱炉の炭化生成物の押出し口（：高温反応器内への炭化生成物の装入口）

23 高温反応器カゝら排出された発生ガス (：排ガス)の急冷装置

24 ガス精製装置高温反応器のガス排出口精製ガス

炉体

耐火物

炉体ケ一シング (鉄皮）測定座

測定ノズル

電磁波発信器

電磁波受信器

マイクロ波発信器導波管

導波管ガイドパイプ水冷管

ガスシール機構ボール弁

炉内レンガ

鉄皮

防熱レンガ

導波管スラグ除去位置測定位置

圧縮装置

供給ホッパー

プッシヤー

廃棄物ピット

廃棄物クレーン冷却帯

トンネル炉

電ヒータ 70 溶融炉

ί_ι 圧縮ブロックの移動方向

f

2 炭化生成物の移動方向

f トンネル式加熱炉内で生成した熱分解ガスの流れ方向

3

f

4 高温反応器内への酸素含有ガスの吹き込み方向

f

5 圧縮用シリンダの移動方向

f 圧縮支持盤の

6 移動方向

f 廃棄物投入口の蓋の回転方向

f

8 高温反応器内への酸素含有ガスと可燃性ガスの吹き込み方向

f

9 酸素の吹き込み方向

発明を実施するための最良の形態

[0042] 本発明にお、ては、廃棄物は圧縮装置を用いて廃棄物の密度を圧縮前の密度の 2倍以上 20倍以下にする。廃棄物を圧縮してブロック状にすることで、廃棄物の上部への飛散が抑えられる。圧縮してブロック状にしないと、特にペーパー状の形態の廃棄物は炉上部へガスに同伴されやすい。また、炉下部でのガスの流通性を確保でき

、偏流や、吹き抜けを防止することができる。特に溶融炉がガス化改質炉の場合、改質炉に廃棄物の固体物が飛散すると、ガス改質が十分にできない可能性が高くなり

、未改質のまま移送されやすくなる。

[0043] 本発明においては、廃棄物の圧縮ブロックを炉本体の改質部より下の炉壁に設けた装入口カも炉内に炉内での落下距離が 3m以下となるように供給するか、又は、落下させることなく供給することにより炉内における廃棄物の飛散を防止する。

具体的には、次の（1)又は（2)のようにする。

(1)炉内の充填層レベルが炉壁の装入口より 3mを超えな、ように、充填層レベルを調整することにより、飛散を防止する。ここで、落下距離とは廃棄物が炉内に落下する直前の廃棄物の下端と廃棄物装入面位置との垂直方向距離をいう。

(2)炉内の充填層レベルの一部が装入口底部より上になるように、充填層レベルを調整することにより、飛散を防止する。

上記のように密度及び落下距離を制御することにより、廃棄物が炉内装入時においても圧縮形状を維持することができるので、ブリッジの形成が少なくなるだけでなぐ片寄りが少なくなり、吹き抜けが少なくなる。

充填層レベルの検出は次のようにして行うことができる。

a.充填層レベルを直接、マイクロ波などを用いたレベル計で検出する。 b.炉内揷入時にプッシヤー圧で充填層レベルを感知する。

c計算によって充填層レベルを求める。

[0044] 廃棄物を圧縮することによって廃棄物の密度を圧縮前の 2倍以上 20倍以下とし、かつ炉内での落下距離を 3m以下、さらに好ましくは lm以下とすることの根拠は次の通りである。

図 3に、 150tZd規模のガス化改質炉を用いて、廃棄物の圧縮密度および落下距離を変更して操業したときのダスト発生量を測定した試験結果を示す。操業に用いた廃棄物は水分 51%、可燃分 42%、灰分 7%、低位発熱量 9. 2MjZkg、嵩密度 15 0〜300kg/m³の一般廃棄物と嵩密度 10〜150kg/m³の廃プラスチック、 ASR( Auto shredder Residual)などの産業廃棄物の混合物で、産業廃棄物の混合比率が 0 〜60%である廃棄物を使用した。また試験においてプレス機のプレス圧力は 10〜1 00kg/cm² (0. 98〜9. 8MPa)であった。

ここで圧縮密度とは圧縮前の廃棄物の圧縮方向長さを圧縮後の圧縮方向長さで除した値である。また、落下距離は廃棄物が炉内に落下する直前の廃棄物の下端と廃棄物装入面位置との垂直方向距離である。無次元ダスト量はダスト発生量を操業上許容しうる最大ダスト量で無次元化した値である。

操業上許容しうる最大ダスト量はその目的やダスト回収装置によっても異なる力処理する廃棄物の 5%以下であることが望ましい。

[0045] 図 3より無次元ダスト量が 1以下となるのは圧縮密度が 2倍以上の場合で、かつ、落下距離が 3m以下の場合である。また、圧縮密度 20倍以上ではその効果が飽和した以上の結果から、本発明においては、廃棄物の圧縮が密度で 2倍以上 20倍以下であって、かつ炉内での落下距離を 3m以下とした。

さらに、落下距離が lm以下の場合、無次元ダスト量は 0. 5以下となり、一段とダスト量減少効果が大きい。従って、落下距離は lm以下であることがさらに好ましい。また、ブリッジの形成は、廃棄物同士が融着して起こることが多いので、あら力じめ、圧縮ブロックの表面温度を上げて表面の炭化などの現象などにより、圧縮物同士の融着が起こらな、ようにしておくことが好ま、。

[0046] 廃棄物を圧縮するための方法は、押出法によるバッチ圧縮とすることが好ましい。

スクリュー圧縮などの連続式の圧縮装置にすると、圧縮ブロックの大きさが小さく、圧縮ブロックの強度も弱くなる。圧縮ブロックの形態を大きくするためには、バッチ式の圧縮方法が好ましい。また、圧縮の形態を保持しながら、溶融炉に装入するには、そのまま押出して装入するのが良い。圧縮の方向と押出しの方向とが同方向であることにより、圧縮ブロックによるガスのシール性が向上する。

[0047] また、この圧縮ブロックのサイズは高さが 0. lm以上 lm以下、幅は 0. lm以上、好ましくは 0. 3m以上炉内幅以下が好ましぐ長さは 0. l〜lmが好ましい。

圧縮形状は矩形でなくても良いが、処理能力をあげるために大きくする場合は、平板状である方がよい。また、溶融炉への装入時の塊状物が大きくなりすぎるのは、通気性の面からみて好ましくな!/、。

[0048] 圧縮ブロックの大きさが高さ 0. lm未満であるとダストの飛散率が高くなる。また、圧縮ブロックの高さが lmを超えると圧縮ブロックの上部部分が装入時に解碎する。また

、圧縮ブロックの幅が 0. lm未満であるとダストの飛散率が高くなる。高さと異なり、幅は装入時の落下による解砕の問題が少ないため、 0. 3m以上がより好ましい。圧縮ブロックの幅が炉内直径より大きいと装入時に圧縮ブロックが解碎される。

[0049] 圧縮ブロックは、炉内に装入するまでにできるだけ形状が維持できるように、傾斜をつけて移動するのが好ましい。また、炉内の層高さと圧縮ブロックとのレベル差は少ないことが好ましい。レベルは連続的、あるいは、装入時間間隔以上の断続的計測が良いが、計算によってレベルを算出するのも可能である。レベルの計算は、例えば、全装入量 (廃棄物 +ガス量）一発生量 (発生ガス量、発生水量、発生溶融物量)などで計算される滞留量を炉内滞留物密度と炉内面積からレベルの偏差を求める方法【こよって良ヽ。

[0050] 圧縮ブロックの加熱炉への装入は、炉内の堆積層の上部と炉の改質部分との間の炉壁部分に装入口を設けて装入することが好ま、。炉の上部から投入すると落下距離が大きくなり、落下時に、圧縮によって形成された塊状物が解砕されやすくなる力である。

炉内の廃棄物の層高レベルの最高点は炉底より 6m以下とすることが好ましい。これは、層高が高いとブリッジ (棚吊り）が起きる可能性が高くなるためである。層高が低いと短時間で溶融ガス化するため、バラけが少なくて済むし、充填層圧が低く押し潰れが少なぐバラけが少なくなる。

[0051] 図 4は、廃棄物の圧縮ブロックが炉内において落下することがないようにした例を示したものである。図 4に示すように、トンネル式加熱炉は炉の底面が炉の廃棄物装入口側に向かって下方に傾斜しており、また、炉内の充填層レベルの一部が装入口底部より上になるように充填層レベルが調整されているので、圧縮ブロックは落下することなく炉内に供給される。

[0052] また、炉内の廃棄物の定常状態における層高レベルの最高点が炉底より 6mを超えると、炉内のレベル管理位置にまで到達する非定常状態が定常状態に復帰するのが容易ではなくなる。さらに、堆積層が高くなると炭化、溶融した廃棄物による圧力損失の高い部分が長くなり、廃棄物の降下異常 (棚吊り）、吹抜けの原因となり、ひいては圧縮ブロックの崩壊、ダスト飛散量の増加につながる。

[0053] 本発明の方法を実施するための廃棄物の供給装置の具体例を図に基づいて説明する。

図 5に示したものは、圧縮装置 60と、圧縮装置 60の上部に配設された供給ホッパ一 61とからなるものである。圧縮機 60と溶融炉 70とは冷却帯を介して接続されている。また、圧縮装置 60と供給ホッパー 61との間には、プッシヤー 62を設けることが好ましい。廃棄物は廃棄物ピット 63から廃棄物クレーン 64によって供給ホッパー 61に装入され、次いでプッシヤー 62によって圧縮装置 60に導入され、圧縮され、塊状ィ匕されて圧縮ブロックとなる。圧縮装置 60と溶融炉 70との間の管路には冷却帯 65が設けられている。

[0054] 図 6に供給ホッパー 61及びプッシヤー 62の細部を示す。

供給ホッパー 61およびプッシヤー 62の組合せによってもガスのシール性が向上し、さらには、圧縮装置で 60の供給量を一定量に保持することが可能となり、圧縮プロックの大きさが一定ィ匕されることにより、シール性のばらつきを減少させることが可能となる。

図 7に示したものは、圧縮装置 60と溶融炉 70との間にトンネル炉（トンネルゾーン：加熱帯） 66を設けた例であり、トンネル炉 66は熱風によって加熱される。

[0055] 本発明においては、圧縮装置と溶融炉との間で必ずしも予熱する必要はないが、予熱することは以下に述べる理由で好ましい。

すなわち、溶融炉での通気性、移動をスムーズにするためには、塊状を維持していることが好ましい。廃棄物によるブリッジの形成は廃棄物同士が融着して起こることが多いが、溶融炉に入れる前に圧縮した状態で圧縮ブロックに 800°C以下の加熱処理を施すと、塊状物の外部が固化し、溶融炉内で、塊状を維持しやすくなると共に、圧縮ブロック同士の融着を防ぐことができる。特に、紙やプラスチックのフィルム状のものについては、塊状になっていないと、溶融炉内でフィルム状の形態で、飛散などおこり、発生したガスによる移送配管の詰まり、あるいは、冷却装置での詰まりにつながる。図 7に示したものは熱風の入口及び出口を設けたトンネル炉で圧縮ブロックを加熱するようにしたものである。加熱帯の長さは圧縮物の厚みよりも大きいことが好ましぐ 0. 3m以上、 5m以下とすることが好ましい。

[0056] 前記のトンネル炉は炉内側落ち口で下り傾斜となるように形成しても良、。下り傾斜にすることで、装入時の落下による圧縮塊状物の解砕が防止できる。また、下り傾斜にすることで、圧縮塊状物の上部に空隙が空き、放射熱を受けやすくなるとともに、乾燥または熱分解によって生じたガスも流れやすくなる。

[0057] また、図 8 (a)、（b)に示すように、トンネル炉 66の上面及び左右両面に出口方向に拡がるテーパーを形成して圧縮ブロックがトンネル炉の内壁に密着しないようにすることにより、圧縮ブロックの上部及び左右に空隙が空き、放射熱を受けやすくなるとともに、乾燥または熱分解によって生じたガスも流れやすくなる。

また、図 9に示すように、溶融炉 70の炉内装入口についてもその形状をテーパー状とすることにより圧縮ブロックが放射熱を受けやすくするとともに、乾燥または熱分解によって生じたガスも流れやすくすることができる。 [0058] 圧縮ブロックの加熱をトンネル炉のような直接加熱によって行う代わりに間接加熱によって行うこともできる。但し、熱風で間接的に加熱する方法においては、熱風発生装置、加熱ガス循環装置と装置が煩雑になるので、間接加熱の方法としては電気ヒータ加熱、液状熱媒体による加熱が好ましい。図 10に電気ヒータ 67を用いて加熱する例を示す。

[0059] トンネル炉及び溶融炉では COのような有毒ガスが発生する力この有毒ガスによる事故を防ぐために発生した COが供給ホッパーに逆流するのを防ぐことが必要である

COの逆流を防ぐ対策としては次の方法がある。

[0060] (1) (圧縮装置と供給ホッパーとからなる場合)圧縮装置又は圧縮装置と該供給ホッパー間に排気管を設けて、有害ガスを排気し、これを燃焼ラインなどに送気することによって、安全に操業することが可能となる。

図 11 (a)は自然排気によるものを、図 11 (b)は排気管に排気ファンを設けて強制排気した例を示す。また、図 (c)は排気管を脱臭排気ラインに接続して吸引排気する例を示す。

[0061] (2)圧縮装置と供給ホッパーとの間に 2重ダンパーを設ける。二重シール間のガスを燃焼ラインなどに送気することによって、安全に操業することが可能となる。

図 12に圧縮装置 60とプッシヤー 62との間に 2重ダンパーを設けた例を示す。

[0062] (3)水 (廃棄汚水、プロセス排水、水分の、ずれか一種以上)を添加して水分調整を行う。ガスは圧縮ブロックによってシールされる力ドライな圧縮ブロックにはガスが流通する空隙が存在するのでシールが十分ではない。このため、水分を添加して圧縮ブロックの空隙に水を存在させることによりガスの流通を妨げることが可能となる。

[0063] (4)圧縮装置力炉内までのトンネル炉内に水蒸気を導入する。

圧縮装置力炉内までのトンネル炉内に水蒸気を装入し、さらに、圧縮装置から水蒸気投入口の間において、冷却することによって、水蒸気が圧縮ブロック内で水として凝縮し、ガスの通気性を抑制することができる。

蒸気を添加するための具体的な方法を図 13に示す。図 13はトンネル炉の縦断面図であり、トンネル炉のテーパー状の天井面に蒸気を供給するための手段が配置されて、る。蒸気供給手段は蒸気供給ヘッダと該蒸気供給ヘッダから分岐した蒸気添カロノズルとから構成されて、る。

[0064] 図 14に、圧縮装置 60と供給ホッパー 61との間に排気管を設けた例を示す。

図 15に、圧縮装置 60と溶融炉 70との間の管路に水または水蒸気を添加すると共に、圧縮装置 60と供給ホッパー 61との間に排気管を設けた例を示す。

図 16に、圧縮装置 60と供給ホッパー 61との間に排気管を設けると共に、圧縮装置

60とプッシヤー 62との間に 2重ダンパーを設けた例を示す。

図 17に、圧縮装置 60と溶融炉 70との間の管路に水または水蒸気を添加すると共に、圧縮装置 60と供給ホッパー 61との間に排気管を設け、更に圧縮装置 60とプッシヤー 62との間に 2重ダンパーを設けた例を示す。

[0065] 従来技術 (特許文献 7〜9等参照）にお、ては有毒ガスの逆流を防止するために圧縮ブロックをトンネル炉内壁と密着させることが必要である力本発明においては、圧縮ブロックがトンネル炉内壁と密着することは必ずしも必要ではな、。上記したような逆流防止方法を組み合わせることにより塊状物がトンネル炉内壁と密着していなくてもガスの逆流を防止することができる。

[0066] 本発明においては、前記したように、炉内での廃棄物の落下距離を 3m以下とすることが必要である。

このため、廃棄物の炉内での堆積層の層高レベルをレベルセンサーを用いて検知し、圧縮物量を設定処理速度で割って算出された時間よりも所定時間経過した後に所定の層高レベルの検出が無い場合、圧縮ブロックを押し出す判断をして装入量を制御する。

また、レベルセンサーを設置しない場合においては、管理すべきレベル高になっているかどうかを計算し、同様の制御を行う。レベルの計算は、例えば、全装入量 (廃棄物 +ガス量）一発生量 (発生ガス量、発生水量、発生溶融物量)などで計算される滞留量を炉内滞留物密度と炉内面積からレベルの偏差を求める方法によっても良い。

[0067] ガス発生量は均一化することが好ましいので、装入速度も均一化することが好ましい。このため、廃棄物の塊状物の溶融炉への装入は、挿入ロカ段階的に押し出すことが好ましい。廃棄物の塊状物の複数個を一度に装入すると、発生するガス量の変動が大きくなる。

[0068] 装入速度を均一化するための方法につ!、て述べる。

堆積層の層高管理レベル (以下、 SLと表す)を検知するレベルセンサーを用いて、層高レベルが SL以下になったことを検知（以下、 SL検知という）した場合に、 SL検知状態でなくなるまで、必要に応じ 1回または複数回、装入を行うことを基本とする層高レベル管理方法において、装入速度を均一化するための方法の例について説明する。

設定廃棄物処理量 W(kgZs)、プレス 1回分の廃棄物量 w (kgZ回）とすると、平均装入インターバル t (secZ回）は wを Wで除した値で定義される。前回の装入からの経過時間を T (sec)とするとき、次回装入タイミングを T=a t

1〜a t (a =0. 1

2 1 〜1、 a

2

= 1〜： L0)であるようにする。

装入してすぐに SL検知 or 1回の装入では SLを超えない場合でも T= a tとなるまでは待って次回装入することにより、装入間隔をあけて、連続装入を防止する。また棚吊り等によりなかなかレベルが下がらず、 T=a tを超えても SL検知がない場合でも 1

2

回装入する。その後さらに a t (sec) SL検知がない場合 1回装入、という繰り返す。こ

2

うすることにより、装入物の棚吊りが崩壊し、一気にレベルが下がっても次の連続装入を回避することができ、ひいてはガス発生量の均一化が図れる。

[0069] 本発明を実施するに際しては、溶融炉において、廃棄物装入部の位置における炉径よりも、上部の炉空間の炉径を大きくすることが好ましい。このようにすることにより、反応炉の上方での空塔速度が低下するので飛散する粒子量を低下させることができる。

[0070] 次に溶融炉内における装入物の層高レベルを検知する方法について具体的に述ベる。

図 18に本発明にお、て用いることができる層高レベル検知装置を設けた炉体の断面部分略図を示した。図において、炉体 31は耐火物 32とこれを覆う炉体ケ一シング (鉄皮） 33とからなり、炉体側面の測定座 34に設けた測定ノズル 35に電磁波発信器 36と電磁波受信器 37とが対向して設けられて、る。電磁波としてはマイクロ波を用いることが好ましい。マイクロ波の出力は 0. 5kW以上の高出力のものがよい。好ましくは測定ノズル 35内には、セラミックファイバ等の断熱耐火繊維材またはその成形物を充填して発信器及び受信器に炉内の熱の影響が及ばな、ようにし、使用しな、測定座には、炉内ガスの漏洩防止のために蓋をしておく。また、必要に応じて窒素ガス又は空気によりパージして発信器及び受信器を冷却するようにしてもよい。

[0071] 上記した例は、発信器力も発信され炉内を貫通してきたマイクロ波を受信器で受信する貫通型のものであるが、発信器と受信器とを一体ィ匕した反射型の送受信器を用い、炉壁に測定口を一箇所だけ設けて、この送受信器を配設して測定してもよい。

[0072] 図 18には、電磁波受信器と電磁波送信器の組合せを炉体の縦方向に 2段設けたものを示したが、これを 3段以上を設けても良い。また、複数段設ける場合には、取付け位置の上限は装入物が最も高く堆積すると思われる高さが望ましく（朝顔下部もしくは朝顔下），下は主羽口上部が下限である。取付け位置は、その中間ならばどの高さでも、何段でもよい。

[0073] 図示した例においては、電磁波の発信器及び受信器の取付座部分の耐火物には開口を設けておらず、炉体の耐火物を介して電磁波を検知するようにしている。これは、開口部を設けると開口部に炉内の飛散物が付着し、堆積して測定が不能となるので、これを避けるためである。

[0074] また、既に開口部が設けられている炉体の該開口部に発信器及び受信器を設ける場合には、この開口部に断熱耐火材等の詰め物を充填して、炉内の飛散物が付着' 堆積しないようにする。上記のようにすることにより、長期間にわたって安定して層高を検知することができ、機器の長寿命化と保守作業の大幅な削減を図ることができる

[0075] 電磁波の発信器としては高出力のものを用いることが好ましぐまた、電磁波の受信器としては高感度のものを用いることが好ましい。発信器及び受信器の対の設置レべル (取付座の高さ）は、層高管理値に応じて決定するが、一箇所 (一レベル)だけでなぐ操業状況に応じた層高管理値の変更に対応するため、又は、複数点の検知を可能とするために、複数箇所 (複数レベル）に設置することができる。

[0076] 電磁波としてマイクロ波を用いた場合については、熱遮断用のレンガの炉内側表面に溶融スラグが付着すると、マイクロ波の廃棄物装入レベルの検出値自体に信頼性が確保されない最大の原因となる。この信頼性を確保するために、図 19に示した装置では、前記マイクロ波発信装置およびマイクロ波受信装置を溶融炉内の高温雰囲気から保護する熱遮断用のレンガを配設せず、マイクロ波送信装置の導波管の先端部を、溶融炉の炉体レンガの炉内側壁部まで伸延させた構造として、る。

[0077] 炉壁は炉内レンガ 47と鉄皮 48とからなり、この炉壁に水冷管 44を貫通させて設ける。水冷管 44の炉内側端部には防熱レンガ 49が設けられており、また、水冷管 44の内側には導波管ガイドパイプ 43が設けられてヽる。この導波管ガイドパイプ 43にはマイクロ波発信装置 41から発信されるマイクロ波を導くための導波管 42が摺動自在に嵌挿されている。マイクロ波発信装置 41は、非測定時には図に示すメンテナンス位置にあり、測定時には図に示す測定位置にあるように移動可能に設けられている。

[0078] そして、前記マイクロ波発信機 41の導波管 42の先端部に付着する溶融スラグを除去するために、マイクロ波発信用の導波管 42の後端に連接されたマイクロ波発信装置 41を、その測定位置カゝら前進限位置まで 50mm程度前進させることによって、この前記導波管の先端部に付着する溶融スラグが除去される。

[0079] また、前記マイクロ波発信装置 41の導波管 42の先端部に付着する溶融スラグを除去する機能を補完し、併せて該導波管を冷却するために、マイクロ波発信装置 41の導波管 42に連接されたパージ用窒素ガス配管より、不活性ガスとしての窒素ガスでパージする。

[0080] このように、マイクロ波発信装置を移動可能に設けたことと、水冷管、パージ用窒素ガス配管及び防熱レンガを設けたこととによってマイクロ波発信装置の冷却効果及び耐熱性が向上すると共に、粉塵やガスの侵入を防止することができる。

[0081] レベルを検知する装置の他の例を図 20に基づいて説明する。

一対のバーナーガス導入管を兼ねる電磁波導波管を熱遮蔽レンガカゝらなる炉壁を貫通して設ける。電磁波発信装置と電磁波受信装置の一対は溶融炉装入口下方の炉壁に、互いに対向して配設される。なお図では、電磁波を水平に発信する場合を示したが、電磁波は必ずしも水平に発信する必要はなぐ検出すべき装入物の堆積レベルの設定や設備の制約等に応じて適宜に設定すればよい。但し、電磁波の送信距離を短縮して検出精度を向上させるために、電磁波を水平に送信することが好ましい。

[0082] 燃焼バーナーは図示したような多重管構造のものを用いることが好ましぐ多重管の内管を燃料ガス導入管兼電磁波導波管として用い、外管を空気又は酸素の導入管として用いる。また、外管は冷却水によって冷却することができる構造のものとする。そして、燃焼バーナーの内管の後段に電磁波発信器又は電磁波受信器に接続する。

上記のような構成とすることにより、バーナー炎によって、導波管先端部 (炉内壁側 )への溶融スラグ等の侵入'付着を防止することができ、先端詰まりの発生を防止することができる。

電磁波発信器及び電磁波受信器はメンテナンスを容易にするために、図示したように進退移動可能に設けてもょ、。

[0083] 電磁波としてマイクロ波を用いる場合、マイクロ波の周波数は、 8〜30GHzとすることが好ましい。このような周波数にすることにより、マイクロ波と火炎プラズマとの干渉による検知精度への影響がない。すなわち、パーナ火炎はプラズマであり、一般にプラズマはその種類に固有のプラズマ振動数を持ち、これより低い振動数の電磁波を遮蔽することが知られている。パーナ火炎プラズマの電子密度 (ne) [cm—³]は 10⁸程度であり、これよりプラズマ振動数 (fp)は、 fp = 9 X 10³ X ne^1/2により計算でき、およそ 90MHz程度となる。これに対し、マイクロ波として 8〜30GHzというはるかに高い振動数のものを用いると、火炎による遮断等の問題は生じない。マイクロ波レベル計を用いてマイクロ波強度の火炎による減衰がどれほどあるかを実験により確認した結果、パーナ火炎の有無に依存しないほぼ一定 (パーナ点火中の減衰は zeroではないが）のマイクロ波強度が確保できることが判明した。

[0084] 図 20に示した導波管内に設けたガスシール機構は、具体的には栓であり、パーナ一ガスを導入するに際してパーナガス導入口とマイクロ波発信器又は受信器間にマイク口波は透過させるがガスは遮断する機能を有して、る。この栓を設けることによつて、バーナーガスがマイクロ波送信機又は受信器内に入ることを防止でき、発信器及び受信器内での可燃性ガスの爆発を防ぐことができる。栓の材料としては例えば合成榭脂を用いることができる。 [0085] 導波管中にバーナーガスを導入するに際しては、導波管周状に多数の小孔を空けてガス導入を確保するとともにマイクロ波の損失を少なくするようにする。マイクロ波の漏洩はマイクロ波の波長以上の開口部があれば発生するので、それによる損失を防ぐには、開口部をマイクロ波の波長より十分小さいものとする必要がある。

[0086] マイクロ波発信器力も発信されたマイクロ波をマイクロ波受信器で受信して、マイク口波の減衰量を測定する。このとき、マイクロ波発信器力も発信されたマイクロ波が溶融炉内に堆積した圧縮廃棄物を透過せずにマイクロ波受信器で受信された場合は、マイクロ波の減衰量は僅かである。一方、マイクロ波が圧縮廃棄物を透過してマイク口波受信器で受信された場合には、マイクロ波の減衰量は圧縮廃棄物内の透過距離に応じて変化する。

[0087] すなわち、マイクロ波が圧縮廃棄物内を透過する距離が長くなるほどマイクロ波の減衰量は大きくなる。そこで、しきい値をあら力じめ設定しておき、マイクロ波の減衰量の測定値としきヽ値とを比較して、減衰量の測定値がしきヽ値を超えたときに溶融炉内の圧縮廃棄物が所定の堆積レベルに到達したと判定する。

[0088] 上記のように、本発明にお、ては、マイクロ波の減衰量の測定値としき、値とを比較するので、マイクロ波発信装置とマイクロ波受信装置とを一対使用するのみで圧縮廃棄物の堆積レベルを検出することができる。

[0089] 上記した例は、発信器力も発信され炉内を貫通してきたマイクロ波を受信器で受信する貫通型のものであるが、発信器と受信器とを一体ィ匕した反射型の送受信器を用い、炉壁に測定口を一箇所だけ設けて、この送受信器を配設して測定してもよい。貫通型のものは、マイクロ波の経路が短いため、信号の減衰が少なぐまた、ノイズを受けにくいという利点がある力測定口を二箇所設ける必要がある。また反射型のものは、測定口が 1個所で済むため、設置箇所の制約が貫通型に比べて少ないが、信号が炉内を往復するため、信号の減衰や、ノイズが多いという欠点がある。

産業上の利用可能性

[0090] 本発明の廃棄物の供給方法は、炉装入時に廃棄物の圧縮ブロックがばらけて飛散するのを防ぐことができ、また、有毒ガスである COが逆流するのを防ぐことができるので、廃棄物をガス化溶融炉で溶融、ガス化処理する廃棄物処理設備における廃棄物の供給方法として好適に使用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 内部で廃棄物の加熱溶融が行われる炉本体への廃棄物の供給方法において、該廃棄物を圧縮装置によって圧縮前の廃棄物の密度の 2倍以上、 20倍以下になるように圧縮された圧縮ブロックとし、該圧縮ブロックを該炉本体の改質部より下の炉壁に設けた装入口力炉内に炉内での落下距離が 3m以下となるように供給する力、、又は、落下させることなく供給することを特徴とする廃棄物の供給方法。

[2] 炉内の廃棄物の層高レベルを計測および Zまたは計算し、炉内での落下距離が 3 m以下となるように廃棄物の供給を制御することを特徴とする請求の範囲 1に記載の廃棄物の供給方法。

[3] 炉内の廃棄物の層高レベルが装入口を少なくとも部分的に覆う以上のレベルであることをプッシヤー圧で確認しながらおよび Zまたは層高レベルを計算し、廃棄物を炉内で落下させることなく供給することを特徴とする請求の範囲 1に記載の廃棄物の供給方法。

[4] 前記炉内の廃棄物の層高レベルの最高点が炉底より 6m以下であることを特徴とする請求の範囲 1〜3のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[5] 圧縮物量を設定処理速度で割って算出された時間よりも所定時間経過して所定の層レベルの検出が無い場合に圧縮物を装入することを特徴とする請求の範囲 1〜4 の！、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[6] 炉の炉体側壁に電磁波の発信器と受信器とを設置して、炉内を透過する電磁波信号の強度から、炉内装入物の有無を判定して廃棄物の層高レベルを計測することを特徴とする請求の範囲 1〜5のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[7] 前記炉内を透過する電磁波信号の強度から、炉内装入物の有無を判定して廃棄物の層高レベルを計測する場合の計測レベル位置が装入口レベル下 3mのレベル力装入口レベルまでの位置であることを特徴とする請求の範囲 1〜6のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[8] 前記発信器と受信器とが炉体側壁に対向して配設されていることを特徴とする請求の範囲 6又は 7に記載の廃棄物の供給方法。

[9] 前記発信器及び受信器として、発信器と受信器とがー体となった送受信装置を用いることを特徴とする請求の範囲 6又は 7に記載の廃棄物の供給方法。装置。

[10] 該炉体側壁にバーナーガス導入管を兼ねる電磁波導波管を設けると共に、該導波管に電磁波の発信器及び受信器を接続してなり、該導波管によって電磁波の発信 · 受信を行うとともに、該導波管を通してのバーナーガスの導入とバーナー炎とにより該導波管への異物の混入 ·堆積を防止するようにしたことを特徴とする請求の範囲 6 〜9の、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[11] 前記導波管のパーナガス導入口と電磁波の発信器又は受信器との間に電磁波は透過させるがガスは遮断する機能を持った栓を挿入し、バーナーガスが電磁波発信器又は受信器内に入ることを防止したことを特徴とする請求の範囲 10に記載の廃棄物の供給方法。

[12] 前記廃棄物の圧縮ブロックの大きさ力高さが 0. lm以上で lm以下であり、幅が 0 . lm以上でかつ炉の内径未満であることを特徴とする請求の範囲 1〜： L 1の、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[13] 前記圧縮ブロックの作製時、または圧縮ブロックの作製後で炉内に供給されるまでの間に廃棄汚水、プロセス排水、水分のいずれか一種以上を添加して圧縮ブロックの水分調整を行うことを特徴とする請求の範囲 1〜12のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[14] 前記圧縮ブロックが、炉内に供給される前に炉内の放射熱を受けるトンネルゾーンを 0. 3m以上で 5m以下経た後に炉内に供給されることを特徴とする請求の範囲 1〜

13のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[15] 前記放射熱を受けるトンネルゾーンが炉内側落ち口で下り傾斜になって、ることを特徴とする請求の範囲 14に記載の廃棄物の供給方法。

[16] 前記放射熱を受けるトンネルゾーンが炉内側落ち口手前で放射熱を受けやす、ように拡大されて、ることを特徴とする請求の範囲 14又は 15に記載の廃棄物の供給方法。

[17] 廃棄物を供給する装置が、廃棄物を圧縮する圧縮装置と、圧縮装置の上部に配設され、廃棄物を圧縮装置に供給する供給ホッパーとを少なくとも含むことを特徴とする請求の範囲 1〜 16のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[18] 前記圧縮装置と、該圧縮装置の上部に配設された供給ホッパーとの間に廃棄物を供給ホッパー力圧縮装置に落としこむプッシヤーが配設されていることを特徴とする請求の範囲 17に記載の廃棄物の供給方法

[19] 前記圧縮装置又は該圧縮装置と該供給ホッパー間に排気管が配設されており、該排気管によって該圧縮装置と該供給ホッパー間に溜まった一酸ィヒ炭素を含むガスを排気することを特徴とする請求の範囲 17又は 18に記載の廃棄物の供給方法。

[20] 前記圧縮装置と前記供給ホッパーとが 2重ダンパーで仕切ることによって、炉内の一酸ィ匕炭素を含むガスの逆流を防止することを特徴とする請求の範囲 17〜 19のいずれかに記載の廃棄物の供給方法

[21] 前記圧縮装置と炉との間に、上面及び左右の面が炉壁に設けた廃棄物の装入口方向に向力つて拡がるテーパーを有しており廃棄物が内壁と密着することがないようにしたトンネル炉を設けて圧縮ブロックを加熱することを特徴とする請求の範囲 1〜2

0の、ずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[22] 前記トンネル炉内に水蒸気を導入することによって炉内の一酸ィ匕炭素を含むガスの逆流を防止することを特徴とする請求の範囲 21に記載の廃棄物の供給方法。

[23] 前記溶融炉が廃棄物のガス化溶融炉又はガス化溶融改質炉であることを特徴とする請求の範囲 1〜22のいずれかに記載の廃棄物の供給方法。

[24] 溶融炉に廃棄物を装入するための廃棄物供給装置であって、廃棄物を圧縮して圧縮前の廃棄物の密度の 2倍以上、 20倍以下に圧縮された圧縮ブロックとするための圧縮装置と、圧縮装置の上部に配設され廃棄物を圧縮装置に供給する供給ホッパ一と圧縮装置によって圧縮された圧縮ブロックを高温加熱炉に供給する管路と、該炉内の廃棄物の層高レベルを計測および Zまたは算出すると共に、圧縮ブロックの炉内での落下距離が 3m以下となるように廃棄物の供給量を制御する手段とからなることを特徴とする廃棄物の供給装置。

[25] 圧縮装置と供給ホッパーとの間に、廃棄物を供給ホッパー力圧縮装置に落としこむプッシヤーを更に設けたことを特徴とする請求の範囲 24に記載の廃棄物の供給装置。

[26] 前記廃棄物の供給量を制御する手段が、溶融炉内の廃棄物の堆積表面のレベルを、マイクロ波の減衰量を測定することによって検出する手段を含むことを特徴とする請求の範囲 24又は 25に記載の廃棄物の供給装置。

[27] 溶融炉に廃棄物を供給するための装置として請求の範囲 24〜26のいずれかに記載の廃棄物の供給装置を設けたことを特徴とする廃棄物の加熱溶融処理装置。

[28] 前記溶融炉がガス化溶融炉又はガス化溶融改質炉であることを特徴とする請求の範囲 27に記載の廃棄物の加熱溶融処理装置。