JP2006241354A - 廃棄物ガス化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 供給装置の設置数を低減し廃棄物等の供給を安定化させること。
【解決手段】 炉上部に廃棄物が投入される投入口３３を有する縦型のガス化炉内に廃棄物を供給する供給手段と、廃棄物の充填層に下方から酸化剤を供給するガス供給口と、上方から生成ガスを排出するガス排出口と、生成される燃焼残渣を炉底部から排出する排出手段とを備えて構成され、供給手段は、廃棄物と添加物とを投入口３３に供給するものであり、投入口３３と一端が連通された筒状のケーシング３１の他端に形成され、廃棄物又は添加物が供給される供給口７と、ケーシング３１内に同軸方向で回転自在に支持された中空シャフト３７の軸方向に延在して形成された螺旋状の羽根５９，６１と、中空シャフト３７の投入口と対向する外面に形成された第１の開口６７と、ケーシング３１の端面から気密に突出したシャフト３７の内面側に添加物を供給する第２の開口６５とを有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、移動床式ガス化炉を用いて廃棄物を処理する廃棄物ガス化装置に関する。

従来、都市ごみ、産業廃棄物、下水汚泥等（以下、単に廃棄物という）を処理する方法として、廃棄物をガス化炉に投入して充填層を形成し、炉下部から酸化剤を供給して部分燃焼させ、炉高方向に燃焼帯、熱分解帯、乾燥帯を形成させることにより、廃棄物をガス化させる移動床式ガス化炉が提案されている（特許文献１参照。）。

この移動床式ガス化炉では、通常、充填層の通気性を確保するために、廃棄物とともに軽石などの添加物（例えば、不燃ペレット等）を充填し、燃焼帯を通過して流下した不燃ペレットを燃焼残渣とともに炉下部から排出して分別処理することが行われている。ここで、廃棄物と不燃ペレットは、異なる供給装置、例えば、スクリュコンベア等によって搬送されて、炉上部から炉内に供給される。

特開２００４−２５５２号公報

このように、ガス化炉の上部には、炉内に供給する廃棄物や添加物等に応じて、複数の供給装置が取り付けられている。このため、ガス化炉の上部には、これらを設置するためのスペースが必要となり、例えば、装置の設計自由度が制限されるという問題がある。

一方、このような移動床式ガス化炉において、例えば、汚泥等の含水率の高い廃棄物を処理する場合は、所定の発熱量を確保するため、汚泥とともに発熱量の大きい高カロリ廃棄物（例えば、木屑等）を炉内へ供給するようにしている。この場合、例えば、汚泥と木屑は予め混合された状態でスクリュコンベア等によって搬送され、炉内に供給される。

しかしながら、例えば、汚泥と木屑のように、比重差の大きい廃棄物同士を混合して搬送する場合、搬送中に廃棄物同士が分離する場合がある。すなわち、廃棄物が分離した状態で炉内に供給されると、例えば、充填層の水平断面において発熱量に差が生じ、燃焼帯の温度が不均一となってガス化効率の低下を招くおそれがある。

本発明は、供給装置の設置数を低減するとともに、廃棄物等の供給を安定化させることを課題とする。

本発明は、上記課題を達成するため、炉上部に廃棄物が投入される投入口を有する縦型のガス化炉と、このガス化炉内に廃棄物を供給する供給手段と、ガス化炉内の廃棄物の充填層に下方から酸化剤を供給するガス供給口と、ガス化炉の上方から生成ガスを排出するガス排出口と、廃棄物を燃焼させて生成される燃焼残渣を炉底部から排出する排出手段とを備えた廃棄物ガス化装置において、異種の廃棄物等を同時に搬送することができる供給手段を備えることを特徴とする。

すなわち、本発明の供給手段は、廃棄物と他の廃棄物又は添加物とを同時に投入口まで切り出すものであり、具体的には、投入口と一端が連通された筒状のケーシングと、このケーシングの他端に形成され、廃棄物又は添加物が供給される供給口と、ケーシング内に同軸方向で回転自在に支持された中空シャフトと、この中空シャフトの外周面及び内周面に軸方向に延在して形成された螺旋状の羽根と、中空シャフトの投入口と対向する外面に形成された第１の開口と、ケーシングの端面から気密に突出されたシャフトの内面側に他の廃棄物又は添加物を供給する第２の開口とを有している。

これによれば、中空シャフトの回転に伴い、例えば、廃棄物は、供給口からケーシングの内面とシャフトの外面との間の空間内を外羽根によって搬送される一方、他の廃棄物は、第２の開口から中空シャフトの内面側の空間を内羽根によって搬送される。そして、各々の空間を通じて搬送された廃棄物は、共通の排出口となるガス化炉の投入口を介して排出されるため、所定の比率に混合された状態でガス化炉内に供給される。すなわち、本発明によれば、１つの供給装置によって、異なる種類の廃棄物及び添加物を安定的に炉内に供給することができるため、廃棄物のガス化効率が安定化され、かつ省スペース化を実現することができる。

本発明によれば、供給装置の設置数を低減するとともに、廃棄物等の供給を安定化させることができる。

以下、本発明を適用してなる実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る廃棄物ガス化装置の主要部を示す構成図である。

本実施形態の廃棄物ガス装置（以下、単にガス化装置１という）は、図１に示すように、筒状縦型の炉３の頂部に、廃棄物を供給する供給装置５が取り付けられている。この供給装置５には、例えば、廃棄物を適宜破砕、粉砕等させた状態で貯蔵する第１のホッパ７と、炉３内で廃棄物と混合して使用する不燃ペレットを貯蔵する第２のホッパ９と、廃棄物及び不燃ペレットを搬送するスクリュ（後述）とが備えられている。第１のホッパ７及び第２のホッパ９の投入口には、それぞれ図示しない二重ダンパが設けられている。廃棄物及び不燃ペレットは、供給装置５によって投入口１０を介して炉３内に供給されるようになっている。

次に、炉３には、頂部の側壁に生成ガス（熱分解ガス）を排出する排出口１１が形成され、底部に燃焼用の酸化剤ガス（空気又は酸素等）及び水性ガス化剤（水蒸気等）を供給するガス化剤供給口１３が設けられている。ガス化剤供給口１３は、例えば、ガス化装置１の底部に配設する回転式抜き出し機１５の回転軸の先端に形成されている。この場合、回転軸１７内を通流してガス化剤供給口１３から炉内に供給される酸化剤ガスと水蒸気は、ガス化炉１内に放射状に供給されるようになっている。回転式抜き出し機１５の回転軸１７はモータ２１に連結され、回転軸１７が回転することにより回転羽１６が廃棄物の燃焼残渣等を半径方向に切り出して排出口１９から排出させるようになっている。なお、ガス化剤供給口１３は、炉３の水平断面方向に酸化剤と水蒸気とを均一に供給する構成であれば、本実施形態に限定されるものではない。

炉３には、炉壁の炉高方向に所定の間隔で複数の温度センサ２３が取り付けられている。最上段に配置される温度センサ２３の上方の炉壁には、充填層の高さを検知するレベルセンサ２５が炉高方向に複数取り付けられている。なお、図示しないが、レベルセンサ２５の上方の炉壁には、充填層の上部空間２７の圧力を検知する圧力センサが取り付けられている。

次に、供給装置５の詳細構成を説明する。図２は、本発明を適用してなる廃棄物ガス化装置の供給装置５の構成図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図、図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。

本実施形態の供給装置５は、図２に示すように、筒状のケーシング３１の一端側の下部に混合投入シュート３３、他端側の上部に第１のホッパ７が連結されている。ケーシング３１内には、軸心を同軸にした中空のシャフト３７が回転自在に支持されている。ケーシング３１の両端には、供給装置５の排出側（図の左側）にヘッドプレート３９、供給側にエンドプレート４１がそれぞれ設けられ、シャフト３７の排出側の端部に同軸で連結された保持金具４３が、ヘッドプレート３９を介して軸受４５によって支持されている。一方、シャフト３７の供給側は、エンドプレート４１を貫通して突出し、この突出したシャフト３７の端部に同軸で連結された保持金具４７が軸受４９によって支持されている。ここで、保持金具４７は、端部が軸受４９よりも外側に突出され、その端部にスプロケットホイル５１が固定され、チェーン５３を介して駆動用モータ５５の回転軸と連結されている。なお、例えば、ヘッドプレート３９と保持金具４３の境界部、及びエンドプレート４１とシャフト３７の境界部等には、グランドパッキン等が気密に形成されている。

シャフト３７は、内周面の軸方向に螺旋状の内羽根５９が形成される一方、外周面の軸方向に螺旋状の外羽根６１が形成されている。そして、ケーシング３１のエンドプレート４１から外側に突出するシャフト３７には、外羽根６１が形成されておらず、内羽根５９のみが形成されている。この突出したシャフト３７の端部は、第２のホッパ９によって気密に覆われており、このシャフト３７の外周面には、シャフト３７の軸に対し略垂直方向、つまり鉛直方向に延在する第２のホッパ９の供給路と対向する位置に開口６５が形成されている。一方、シャフト３７の混合投入シュート３３と対向する位置の外周面には開口６７が形成されている。

なお、第２のホッパの供給炉には、例えば、自重降下しにくい廃棄物等を取り扱う場合、図４に示すように、回転軸周りに回転羽根５２を備えた押し込みバー５４を設けることが好ましい。この押し込みバー５４は、図示しない駆動用モータによって回転軸が回転し、第２のホッパ９から供給される不燃ペレットを回転羽根５２によって開口６５側に押し込むことができる。

次に、本実施形態の動作を説明する。まず、駆動用モータ５５を駆動させ、供給装置５のシャフト３７を回転させると、第１のホッパ７から廃棄物が切り出され、この廃棄物は、シャフト３７の外面とケーシング３１の内面との間の空間を外羽根６１によって排出側に搬送される。また、第２のホッパ９に貯蔵された不燃ペレットは、シャフト３７の回転により開口６５が第２のホッパ９の供給路と対向する位置、つまり上向きとなったとき、シャフト３７内に取り込まれ、内羽根５９によって排出側に搬送される。ここで、自重降下によって開口６５に供給できない廃棄物等を扱う際は、押し込みバー５４を用いて外力によって開口６５に押し込むようにする。続いて、シャフト３７内を搬送された不燃ペレットは、シャフト３７の回転により開口６７が混合投入シュート３３と対向する位置、つまり下向きになったとき、開口６７から排出される。

このように、外羽根６１と内羽根５９によってそれぞれ搬送された廃棄物と不燃ペレットは、混合投入シュート３３において、所定の比率で混合された状態となって炉３内に供給される。

炉３内に供給された廃棄物と不燃ペレットは、底部から炉３内に均一に充填されて充填層を形成する。ここで、不燃ペレットは、例えば、炉３内に供給される酸化剤等の通流性を向上させるためのものである。

このようにして、廃棄物が充填された充填層には、ガス化剤供給口１３から酸化剤を供給し、着火用熱風発生器１４から高温空気（例えば、４００℃以上）を吹き込んで着火させる。そして、酸化剤の供給量を調整し、廃棄物を部分燃焼させて、充填層に燃焼帯を形成する。この燃焼帯の燃焼熱により、炉底部及び炉底部の上層の廃棄物が熱分解されて発生した熱分解ガスは、廃棄物の隙間を通って炉３内を上昇し、排出口１１から排出される。

廃棄物の部分燃焼及び熱分解が安定する定常状態になると、炉底部近傍には安定した燃焼帯７１が形成され、その上部には熱分解帯７３が形成され、さらに上部には廃棄物の乾燥帯７５が形成される。廃棄物は、例えば約３００℃以上に達すると熱分解されることから、その温度域を越えた廃棄物の充填層の領域が熱分解帯７３となる。熱分解帯７３では、廃棄物が熱分解されて可燃性の熱分解ガス及び炭素（チャー）が生成される。ここで生成されたチャーは、燃焼帯７１に流下して燃焼され、燃焼帯の温度は約１０００℃以上になる。また、熱分解帯７３で生成されたチャーの一部は、ガス化剤供給口１３から供給される水性ガス化剤と反応して、ＣＯ、Ｈ_２が生成される。ガス化剤供給口１３から供給される酸化剤と水性ガス化剤は、生成されたチャーの殆どが燃焼ガスと水性ガスとなるように、流量調整されている。

このようにして生成された熱分解ガスと水性ガスが混合された生成ガスは、上層の廃棄物の隙間を通流する過程で、乾燥帯７５を通過して廃棄物を乾燥させる。生成ガスは、廃棄物を乾燥させることにより減温（例えば、約２００℃）され、炉３の頂部に形成される上部空間２７を介して排出口１１から排出される。また、燃焼帯７１で発生する飛灰が生成ガスに同伴しても、乾燥帯７５に充填された廃棄物の層がフィルタの役目をして捕集し、排出口１１から流出する飛灰の量を低減できる。なお、排出口１１から排出された生成ガスは、後流側において脱塩、除塵等の各種処理が施されて清浄化された後、例えば、図示しないガスホルダ等に貯蔵され、ガスエンジン等の燃料として利用される。

一方、乾燥帯７５で乾燥された廃棄物は、次第に熱分解帯７３に移動して熱分解処理され、続いて燃焼帯７１に移動して熱分解及び燃焼されて灰になる。これらは燃焼帯７１の下層に形成される冷却帯７７を流下し、回転式抜き出し機１５の回転により排出口１９に切り出されて炉外に排出される。炉外に排出された灰分や不燃物、不燃ペレット等は、分別処理され、不燃ペレットは再利用される。

以上述べたように、本実施形態によれば、廃棄物と不燃ペレットは、供給装置５のシャフト３７に形成された内羽根５９と外羽根６１によって、別々の経路で搬送され、共通の混合投入シュート３３を通じて炉３内に供給されるため、所定の比率に混合された状態で炉３内に供給され、充填層に均一に充填される。よって、ガス化装置１においては、例えば、廃棄物のガス化効率が安定化され、かつ供給装置５の設置数を減らすことによる省スペース化を実現することができる。

また、本実施形態では、廃棄物と不燃ペレットを供給装置５によって供給する例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、木屑と汚泥、一般ごみと汚泥、一般ごみと木屑などの異種の廃棄物同士の組み合わせについても適用することができる。そして、供給装置５によれば、このような比重差の大きい廃棄物同士を供給する場合において、例えば、事前に混合する必要がないため、混合装置等を省略することができる。また、このような廃棄物同士の混合物を搬送する際の分離を回避できるため、廃棄物を安定的に供給することができる。

なお、本実施形態の供給装置５は、移動床式のガス化装置に限定されるものではなく、他の廃棄物処理装置等においても適用できることは言うまでもない。

本発明に係る廃棄物ガス化装置の主要部を示す構成図である。 本発明に係る廃棄物ガス化装置の供給装置の構成図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１ ガス化装置
３ 炉
５ 供給装置
７ 第１のホッパ
９ 第２のホッパ
１０ 投入口
１１ 排出口
１３ ガス化剤供給口
１９ 排出口
３１ ケーシング
３３ 混合投入シュート
３７ シャフト
５９ 内羽根
６１ 外羽根
６５，６７ 開口

Claims (1)

1. 炉上部に廃棄物が投入される投入口を有する縦型のガス化炉と、該ガス化炉内に前記廃棄物を供給する供給手段と、前記ガス化炉内の前記廃棄物の充填層に下方から酸化剤を供給するガス供給口と、前記ガス化炉の上方から生成ガスを排出するガス排出口と、前記廃棄物を燃焼させて生成される燃焼残渣を炉底部から排出する排出手段とを備えた廃棄物ガス化装置において、
   前記供給手段は、前記廃棄物と他の廃棄物又は添加物とを前記投入口に供給するものであり、前記投入口と一端が連通された筒状のケーシングと、該ケーシングの他端に形成され、前記廃棄物又は前記添加物が供給される供給口と、前記ケーシング内に同軸方向で回転自在に支持された中空シャフトと、該中空シャフトの外周面及び内周面に軸方向に延在して形成された螺旋状の羽根と、前記中空シャフトの前記投入口と対向する外面に形成された第１の開口と、前記ケーシングの端面から気密に突出した前記シャフトの内面側に前記他の廃棄物又は前記添加物を供給する第２の開口とを有することを特徴とする廃棄物ガス化装置。
   

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