ガス化溶融炉及びガス化溶融炉の操業方法
【課題】処理量の増加したガス化溶融炉において、砂を排出する排出シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止する。
【解決手段】処理対象物と砂とを流動させるガス化炉を備え、前記ガス化炉の前記砂を排出するシュート１５の断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉。排出シュート１５は、上部シュート１５１、中部シュート１５２、下部シュート１５３、伸縮管１５４、調整ノズル１５５により構成されている。これらの部品はいずれも筒状構造をしており、流動層から落下してきた熱分解残渣と砂とが内部を通過する。
【解決手段】処理対象物と砂とを流動させるガス化炉を備え、前記ガス化炉の前記砂を排出するシュート１５の断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉。排出シュート１５は、上部シュート１５１、中部シュート１５２、下部シュート１５３、伸縮管１５４、調整ノズル１５５により構成されている。これらの部品はいずれも筒状構造をしており、流動層から落下してきた熱分解残渣と砂とが内部を通過する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動床方式を採用したガス化溶融炉に関し、特に、クリンカの発生を防止するガス化溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や家電製品の廃棄物について工業用シュレッダーで粉砕処理した後、鉄や銅などの有価金属類が回収され、金属類を回収した後のプラスチック、ゴム、ガラスなどの破片、いわゆるシュレッダーダストは埋め立てられて処理されていた。ところが、近年、廃棄物処理法の改正、家電リサイクル法、自動車リサイクル法の制定、施行に伴い、シュレッダーダストをリサイクル処理することが義務付けられることになった。
【０００３】
シュレッダーダストの処理設備として、ガス化炉と溶融炉とを組み合わせたガス化溶融炉を用いた処理方法が知られている。ガス化溶融炉による処理は、まず、ガス化炉において低酸素雰囲気でシュレッダーダストを燃焼し、シュレッダーダストを熱分解ガス、未燃カーボン及び熱分解残渣に分離する。分離された熱分解ガス、未燃カーボンは溶融炉へ送られ、１２００℃以上で高温燃焼されて溶融・スラグ化される。一方、熱分解残渣からは未酸化の鉄やアルミニウムが回収される。このようなガス化溶融炉のガス化炉の１つに流動床式ガス化炉が用いられている。
【０００４】
図１は流動床式ガス化炉を備えたガス化溶融炉の一例を断面にして示した概略図である。ガス化溶融炉１のガス化炉１０では、炉底部１１よりも上方に位置する熱媒体投入口１２から熱媒体となる砂を投入し、炉底部１１に設けた空気吹出孔１３から空気を吹出して流動層１４を形成する。ガス化炉１０において処理されるシュレッダーダストは流動層１４の上方に位置する処理物投入口１７から炉内へ投入され、流動層１４において熱分解されガス化する。ガス化により分離された熱分解ガス、及び未燃カーボンは流動床式ガス化炉１０の上部から溶融炉２０へ送られる。一方、熱分解残渣は砂と共に、炉底部１１から下方に延びる排出シュート１５を通じて、ホッパ１６へ落下する。
【０００５】
特許文献１にはこのような流動床を形成する流動層式ガス化炉（「流動床式ガス化炉」と同じ、以下、「流動床式ガス化炉」と称する。）及びその操業方法について開示されている。特許文献１の流動床式ガス化炉では、排出シュートの排出面積を減少させて、排出面積あたりの砂排出速度を制御している。また、排出シュート上部における温度が５５０〜６００℃となるように、炉内燃焼温度を設定している。これにより、排出シュート内におけるクリンカの発生、付着を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記で説明したように、リサイクル法の制定、施行に伴い、ガス化溶融炉において処理しなければならないシュレッダーダストの量が増加している。これに対し、シュレッダーダストを従来よりもさらに圧縮して減容化したり、粉砕機によりシュレッダーダストをさらに細粒化してかさ比重を上げることにより、設備の処理量の向上が図られている。しかしながら、シュレッダーダストの処理量が増加するにつれ、クリンカの生成する条件が複雑になり、単純に炉内の温度管理や砂排出速度を制御するのみでは、クリンカの生成を完全に防ぐことが困難になっている。特に、特許文献１の流動床式ガス化炉の排出シュートはその断面が矩形状であるため、砂の排出が均等にならず、炉内において局部的に高温となる部位が存在していた。このため、処理量の増加に対し、炉内の温度管理や砂排出速度の制御をしても、クリンカの生成、付着を防止することが困難になっていた。クリンカが排出シュートに付着すると詰まりの原因となり、ひいては炉の操業を停止しなければならない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、処理量の増加したガス化溶融炉において、砂を排出する排出シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する請求項１の発明は、処理対象物と砂とを流動させるガス化炉を備え、前記ガス化炉の前記砂を排出するシュートの断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉である。上記構成により、本発明は、シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、前記処理対象物がシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１のガス化溶融炉である。本発明は、大量のシュレッダーダストを処理する過程で生じるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、前記シュレッダーダスト中に銅線及び／または鉄線が含まれていることを特徴とする請求項２のガス化溶融炉である。銅線及び鉄線は砂とともに流動して丸くなるが、シュート断面の形状が円形または楕円形の本発明では銅線及び鉄線並びに砂の付着が防がれる。
【００１２】
請求項４の発明は、前記砂の温度が４５０から６００℃であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかのガス化溶融炉である。シュートを通過する砂の温度が４５０から６００℃であるとき、炉温度が好ましい温度の５５０から６００℃に維持される。
【００１３】
請求項５の発明は、前記シュートの断面形状が楕円であって、前記楕円の長軸を前記ガス化炉の炉底部の周方向に沿うように前記シュートを配置したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかのガス化溶融炉である。本発明は、シュート断面における温度差及び鋭角なコーナーを低減し、クリンカの発生、付着を防止することができる。
【００１４】
請求項６の発明は、前記シュートを２本有し、前記ホッパ内に仕切板を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかのガス化溶融炉である。さらに、請求項７の発明は、前記仕切板が前記シュートからの落下物を均等に分割することを特徴とする請求項６のガス化溶融炉である。仕切板を設けたことにより、２本設けられたシュート中の砂の抜き出し速度を均等にすることができる。砂の抜き出し速度を均等にすることで、砂の速度が一定の速度より速くなる。シュート内の砂速度が遅くなると局部的に高温となる部位が存在し、クリンカが発生する危険性があるが、本発明の構成により、局部的に高温となる部位の発生が抑制されてクリンカの発生が抑制される。
【００１５】
請求項８の発明は、前記ガス化炉内へ酸素を供給する酸素供給設備を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかのガス化溶融炉である。また、請求項９の発明は、前記ガス化炉内へ重油を供給する重油バーナを備えたことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかのガス化溶融炉である。本発明における処理対象物のひとつである廃自動車は屋外保管が多いため、雨雪の付着がある。また、破砕時に発塵防止のために散水・調湿も行われる。このように、処理対象物に水分が付着しているため、ガス化炉内での発熱量が低く炉内温度が低下する。炉内温度が低下すると処理量が低下してしまうが、酸素冨化や重油燃焼で熱補償を行うことにより、処理量を増加できる。
【００１６】
請求項１０の発明は、前記処理対象物の重量が４９ｔ／日以上であることを特徴とする請求項１から請求項９の何れかのガス化溶融炉である。
【００１７】
請求項１１の発明は、クリンカの生成を防止することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れかのガス化溶融炉である。
【００１８】
請求項１２の発明は、前記クリンカの主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項１１のガス化溶融炉である。本発明によると、炉内に発生、付着するクリンカは処理原料中に含まれるガラス中のＳｉＯ２に起因している。
【００１９】
請求項１３の発明は、処理対象物と砂とを流動させるガス化炉における前記砂を排出するシュートの断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉の操業方法である。本発明は、シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【００２０】
請求項１４の発明は、処理対象物がシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１３のガス化溶融炉の操業方法である。本発明は、大量のシュレッダーダストを処理する過程で生じるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【００２１】
請求項１５の発明は、前記シュレッダーダスト中に銅線及び鉄線が含まれていることを特徴とする請求項１４のガス化溶融炉の操業方法である。銅線及び鉄線は砂とともに流動して丸くなるが、シュート断面の形状が円形または楕円形の本発明では銅線及び鉄線並びに砂の付着が防がれる。
【００２２】
請求項１６の発明は、前記砂の温度が、４５０から６００℃であることを特徴とする請求項１３から請求項１５の何れかのガス化溶融炉の操業方法である。
【００２３】
請求項１７の発明は、前記ガス化炉内を酸素冨化にすることを特徴とする請求項１３から請求項１６の何れかのガス化溶融炉の操業方法である。本発明は、炉内へ酸素を供給して熱補償を行うことにより、処理対象物の処理量を増加することができる。
【００２４】
請求項１８の発明は、前記ガス化炉内へ重油を供給することを特徴とする請求項１３から請求項１７の何れかのガス化溶融炉の操業方法である。本発明は、炉内へ重油を供給して熱補償を行うことにより、処理対象物の処理量を増加することができる。
【００２５】
請求項１９の発明は、前記処理対象物の重量が４９ｔ／日以上であることを特徴とした請求項１３から請求項１８の何れかのガス化溶融炉の操業方法である。
【００２６】
請求項２０の発明は、前記ガス化炉におけるクリンカの生成を抑制することを特徴とする請求項１３または請求項１９のガス化溶融炉の操業方法である。
【００２７】
請求項２１の発明は、前記クリンカの主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項２０のガス化溶融炉の操業方法である。本発明によると、炉内に発生、付着するクリンカは処理原料中に含まれるガラス中のＳｉＯ２に起因している。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のガス化溶融炉は、処理量の増加したガス化溶融炉において、砂を排出する排出シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】流動床式ガス化炉を備えたガス化溶融炉の一例を断面にして示した概略図である。
【図２】ガス化炉の炉心の断面を拡大して示した概略図である。
【図３】排出シュート、及びホッパの外観を示した斜視図である。
【図４】排出シュート、及びホッパの正面図である。
【図５】排出シュート、及びホッパの側面図である。
【図６】排出シュート、及びホッパの平面図である。
【図７】図４中のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図８】図４中のＢ−Ｂ断面の断面図である。
【図９】図４中のＣ−Ｃ断面の断面図である。
【図１０】図９中のＤ−Ｄ線におけるホッパの断面図である。
【図１１】仕切板の正面図である。
【図１２】他の実施形態における排出シュートと炉底部の底面図である。
【図１３】他の実施形態における排出シュートとホッパの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のガス化溶融炉の一形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
本実施の形態にかかるガス化溶融炉の基本構成は、図１で示したガス化溶融炉と同様である。すなわち、ガス化溶融炉１はガス化炉１０と溶融炉２０とを備えている。ガス化炉１０は流動床方式ガス化炉である。図２はガス化炉１０の炉心の断面を拡大して示した概略図である。炉底部１１よりも上方には、処理物投入口１７と熱媒体投入口１２が設けられている。炉底部１１には空気を吹出す空気吹出孔１３が設けられている。ガス化炉１０の操業時に処理物投入口１７から投入された処理対象物と、熱媒体投入口１２から投入された砂とが、炉底部１１に設けた空気吹出孔１３から吹出される空気により流動し、流動層１４を形成する。流動層１４付近の炉壁には、ガス化炉１０内へ重油を供給する重油バーナ１８が設けられている。また、空気吹出孔１３へ空気を供給する空気供給管１３１が接続している。さらに、ガス化炉１０内へ酸素を供給する酸素供給装置１３２の酸素供給管１３３が空気供給管１３１へ接続している。酸素供給管１３３上には調整弁１３４が設けられており、炉内への酸素の供給量を調整できる。炉底部１１には、下方へ向かって延びる排出シュート１５が２本接続している。
【００３２】
処理対象物は、流動層１４において砂とともに流動する間に燃焼し、熱分解ガス、未燃カーボン、熱分解残渣に分離される。熱分解ガスと未燃カーボンは、ガス化炉１０の上部から溶融炉２０へ送られ、溶融しスラグ化する。熱分解残渣は、砂とともに炉底部１１に接続された排出シュート１５から下方に落下する。
【００３３】
次に、炉底部１１の下方の構成について詳細に説明する。炉底部１１の下方には、排出シュート１５とホッパ１６とが構成されている。排出シュート１５は上記の通り、炉底部１１に接続し、ホッパ１６は排出シュート１５の下端に接続されている。以下、図３から図１０を参照しつつ説明する。図３は排出シュート１５、ホッパ１６の外観を示した斜視図である。図４は排出シュート１５、ホッパ１６の正面図である。図５は排出シュート１５、ホッパ１６の側面図である。図６は排出シュート１５、ホッパ１６の平面図である。図７、図８、図９はそれぞれ図４中のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面の断面図である。図１０は図９中のＤ−Ｄ線におけるホッパ１６の断面図である。
【００３４】
排出シュート１５は、上部シュート１５１、中部シュート１５２、下部シュート１５３、伸縮管１５４、調整ノズル１５５により構成されている。これらの部品はいずれも筒状構造をしており、流動層１４から落下してきた熱分解残渣と砂とが内部を通過する。上部シュート１５１は、炉底部１１に接続する上フランジ１５ａを備えている。炉底部１１の排出口は矩形状をしているため、上フランジ１５ａは矩形状をしている。一方、下フランジ１５ｂは円形状をしており、上部シュート１５１は矩形の断面を円形の断面へ変形するように形成されている。上部シュート１５１の側面には点検口が設けられており、通常、蓋１５ｃで塞がれているが、点検時に蓋１５ｃを取り外して上部シュート１５１の内部を点検することができる。中部シュート１５２は上部シュート１５１の下部に接続している。さらに、下部シュート１５３は中部シュート１５２の下部に接続している。中部シュート１５２、及び下部シュート１５３は鋼管により構成されている。中部シュート１５２の断面、及び下部シュート１５３の断面はいずれも円形をしている。下部シュート１５３の外側面に点検口が設けられており、通常、蓋１５ｄで塞がれているが、点検時に蓋１５ｄを取り外して下部シュート１５３の内部を点検することができる。また、下部シュート１５３の外側面には、温度計を差し込むことのできる温度計ノズル１５ｅが設けられている。温度計ノズル１５ｅから温度計を差し込むことにより、下部シュート１５３を通過する熱分解残渣と砂の温度を測定できる。
【００３５】
伸縮管１５４は下部シュート１５３の下部に接続している。伸縮管１５４はベローズ部１５ｆを有し、ベローズ部１５ｆを伸縮することにより、排出シュート１５の長さを変更することができる。これにより、熱膨張の吸収及び点検作業や交換作業を容易に行うことができる。調整ノズル１５５は伸縮管１５４の下部に接続している。調整ノズル１５５は排出シュートの出口である。調整ノズル１５５の下端はホッパ１６の上部接続口１６１に接続している。これらの伸縮管１５４、調整ノズル１５５の断面も円形である。また、２本の排出シュート１５の間には点検作業用床１５６が設けられている。
【００３６】
ホッパ１６は円形状の上部蓋１６２と、矩形状の排出口１６７が形成された矩形フランジ１６３を有している。ホッパ１６の形状は逆さ円錐の形状に近く、上方から下方へ向かって円形の断面が矩形の断面へ変化するような形状をしている。上部蓋１６２には、調整ノズル１５５が接続する上部接続口１６１と、点検蓋１６４とが設けられている。点検蓋１６４を取り外すと、ホッパ１６の内部を確認することができる。ホッパ１６の側面にはホッパ１６へ振動を与えて、内部の粉体等の落下を促進する振動器を装着する振動器装着部１６５が設けられている。また、ホッパ１６の側面にはホッパ１６の内部へ温度計を差し込むことのできる温度計ノズル１６６が設けられている。温度計ノズル１６６から温度計を差し込むことにより、ホッパ１６内を落下する熱分解残渣や砂の温度を測定できる。
【００３７】
ホッパの排出口１６７には搬送用のスクリュー（図示しない）が設けられている。スクリューは、図３、及び図９中の矢示ｇ方向へホッパ１６から落下した熱分解残渣と砂とを搬送する。
【００３８】
さらに、ホッパ１６の内部には仕切板１６８が配置可能になっている。図１１は仕切板１６８の正面図である。仕切板１６８は２本の排出シュート１５を結ぶ直線ｂに直交するように配置され、ホッパ１６内を二室に区画し、排出シュート１５からの落下物を分割する。また、仕切板１６８はホッパ１６の中心点ａをずらして配置されている。すなわち、仕切板１６８からそれぞれの排出シュート１５までの距離が等しくない。
【００３９】
熱分解残渣と砂とを搬送するスクリューは、上流側、すなわち、図９の上側のものほど、下流側、すなわち、図９の下側よりも多量に送る特性を持つ。すなわち、仕切板が設けられていない構成では、スクリューの上流側に近い方に設置されたシュートからの排出物の抜き出し速度が速く、反対にスクリューの下流側に近い方に設置されたシュートからの排出物の抜き出し速度が遅くなる。このようにシュートにおける排出物の抜き出し速度に差が生じると、遅い抜き出し速度のシュート側に局部的に高温となる部位が生じ、クリンカの発生、付着の原因となる。仕切板１６８は、２本の排出シュート１５から排出物をできるだけ均等に抜き出すために設けられている。スクリューの搬送量の多い上流側の排出口１６７ａが小さく、スクリューの搬送量の少ない下流側の排出口１６７ｂが大きくなるように仕切板１６８の位置が設定されている。本実施例の構成では、１つのホッパ１６に対し２本の排出シュート１５が設けられているため、このような仕切板が必要である。
【００４０】
上記のような排出シュート１５の内径はφ６３５ｍｍ、全長はおよそ３０００ｍｍである。上フランジ１５ａの角型の開口部の面積と排出シュート１５の断面の円の面積が等しくなるように、円の径が設定されている。ホッパ１６上部の上部蓋１６２はφ２９００ｍｍ、ホッパ１６下部の矩形フランジ１６３の長手方向は１６６６ｍｍ、短手方向が７７０ｍｍをしている。矩形フランジ１６３に形成された排出口１６７の長手方向は１４４８ｍｍ、短手方向は５５０ｍｍである。また、ホッパ１６の高さは２０００ｍｍである。排出シュート１５が備える上部シュート１５１の上フランジ１５ａから、ホッパ１６の矩形フランジ１６３までの全長はおよそ５０００ｍｍである。排出シュート１５、ホッパ１６は、一部の部品を除き、主に一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）により構成されている。ただし、これらを構成する材質は一般構造用圧延鋼材に限定される必要はなく、ガス化炉１０からの熱分解残渣や砂の回収に必要な温度耐性や強度を持つ材質であればよい。
【００４１】
以上において説明したように、排出シュート１５における熱分解残渣と砂とが通過する断面が円形状である。熱分解残渣と砂とはガス化炉１０中の流動層１４で流動する間に球形にまとまる傾向がある。排出シュート１５の断面は円形であるので、球形にまとまった砂などが詰まることが抑制される。また、円形の断面の管では、管内を通る粒子の速度は円の中心付近が最大となる。円の中心付近から管の壁面へ向かって粒子の速度が低下するが、周方向の速度はほぼ同一である。したがって、円形断面の排出シュート１５を通る砂などは排出シュート１５の周方向に平均して分布する。このように、落下する砂などが周方向に平均して分布するため、排出シュート１５の局部的な温度の上昇が抑制される。また、角形の上フランジ１５ａの開口部の面積と排出シュート１５の断面の円の面積が等しいため、断面の形状が角型から円に変化する場所の砂通過速度が変化しない。これにより、排出シュート１５を通過する落下物の速度が変化しない。この結果、局部的な温度上昇を防いでいる。以上の説明のように、排出シュート１５は、熱分解残渣や砂の詰まりを防ぐため、クリンカの付着を抑制する。また、局部的な温度の上昇を防ぐため、クリンカの発生を抑制する。
（他の実施形態）
【００４２】
次に、上記の実施形態と異なる本発明の実施形態について説明する。図１２は他の実施形態における排出シュート３５と炉底部１１の底面図である。図１３は、他の実施形態における排出シュート３５とホッパ３６の平面図である。すなわち、図１２は、排出シュート３５の下側から排出シュート３５と炉底部１１とを見た図である。図１３は、排出シュート３５の上側から排出シュート３５とホッパ３６とを見た図である。本実施形態は、排出シュート３５の断面が楕円形である点において上記の実施の形態と相違する。
【００４３】
排出シュート３５は、上部シュート３５１、中部シュート３５２、下部シュート３５３、伸縮管３５４、調整ノズル３５５により構成されている。これらの部品はいずれも筒状構造であって上部シュート３５１を除き、断面が楕円形である。楕円の長軸ｄは炉底部１１の周方向ｆに沿うように配置されている。上部シュート３５１は、炉底部１１に接続する上フランジ３５ａを備えている。上フランジ３５ａは矩形状をしている。一方、下フランジ３５ｂは楕円形状をしており、上部シュート３５１は矩形の断面を楕円形の断面へ変形するように形成されている。下部シュート３５３の外側面に点検口を塞ぐ蓋３５ｄと、温度計を差し込むことのできる温度計ノズル３５ｅが設けられている。排出シュート３５は、断面を円形から楕円形に変更したことを除き、上記において説明した実施の形態の排出シュート１５と同様である。また、排出シュート３５の断面が楕円形であるため、これに併せてホッパ３６の上部接続口３６１も楕円形をしている。この楕円の長軸の長さが８００ｍｍ、短軸の長さが５００ｍｍである。上フランジ３５ａの角型の開口部の面積と排出シュート３５の断面となる楕円の面積が等しくなるように、楕円の大きさが設定されている。これにより、断面の形状が角型から楕円に変化する場所の砂通過速度が変化しない。したがって、排出シュート３５を通過する落下物の速度が変化しない。この結果、局部的な温度上昇を防いでいる。なお、その他上記において説明した実施の形態と同様の構成について、説明を省略する。
【００４４】
このような排出シュート３５の断面は楕円形であるため、流動層１４で球形にまとまった砂などの物体が排出される際に詰まることが抑制される。また、排出シュート３５の楕円の長軸ｄが炉底部１１の周方向に沿うため、楕円の短軸ｅが炉底部１１の径方向に一致する。ガス化炉１０は炉の中心ほど高温になり、炉の中心部から離れるほど低温となることから、排出シュート３５における温度差は短軸ｅの方向に生じる。楕円の径は短軸ｅで最小になるため、排出シュート３５の断面における温度差を最小にする。このように、局部的に高温となる部分の発生を最小限とするため、クリンカの発生、付着を防ぐことができる。
【実施例】
【００４５】
次に、上記の実施形態における本発明の実施例を説明する。ガス化溶融炉１の処理対象物は、自動車や家電製品の廃棄物を粉砕したシュレッダーダストであり、砂は硅砂を用いている。特に、シュレッダーダスト中には銅線及び鉄線が含まれている。熱媒体投入口１２から投入する砂の温度は４５０から６００℃の範囲が好ましい。排出シュート１５を通過する砂の温度が４５０から６００℃であるとき、炉温度が好ましい温度の５５０から６００℃に維持されるためである。シュレッダーダスト中に含まれる銅線及び鉄線は、流動層１４において砂とともに流動して球状にまとまる。従来の矩形型の断面のシュートでは、球状にまとまった銅線及び鉄線並びに砂がシュートの排出口に引っ掛り、付着し易いため、クリンカの発生原因となっていた。本実施例では、排出シュート１５の断面は円形、または楕円形をしていることから、球状に丸まった銅線及び鉄線が引っ掛ることが抑制され、クリンカの発生、付着が抑制される。このように、クリンカの発生、付着が抑制されるため、炉の操業停止を防ぐことができる。なお、発生するクリンカの主成分は、処理原料中に含まれるガラス中のＳｉＯ２である。
【００４６】
さらに、ガス化溶融炉１はシュレッダーダストの処理において、酸素供給装置１３２から酸素を供給して処理量を増加してもよい。また、重油バーナ１８から重油を供給して、さらに、シュレッダーダストの燃焼を促進して処理量を増加してもよい。このガス化溶融炉１は、一日当たり４９ｔ以上のシュレッダーダストを処理することができる。酸素や重油を供給しない通常操業時には、一日当たり４９．７ｔのシュレッダーダストを処理することが可能である。酸素のみを供給する酸素冨化操業時には、一日当たり１．０３２ｋｍ２の酸素を供給して、５４．１ｔのシュレッダーダストを処理することが可能である。さらに、酸素と重油を供給する酸素冨化・重油供給燃焼操業時には、一日当たり１．０３２ｋｍ２の酸素と０．８９ｋＬの重油を供給して、５９．４ｔのシュレッダーダストを処理することが可能である。
【００４７】
特に、酸素冨化、重油供給を行う操業では、シュレッダーダストの処理量が増加するため、炉内の燃焼温度が局所的に上昇し、よりクリンカの発生する可能性が増加するので、熱分解残渣と砂の排出速度を速めてクリンカの発生抑制と付着防止を行う必要がある。本実施例では、排出速度を速める以外の方法、すなわち、ガス化溶融炉１の排出シュート１５（３５）の断面を円形（楕円形）にしてクリンカの発生、付着を抑制する。これにより炉の操業停止を防ぐ。このため、従来ではクリンカの発生、付着により操業停止していた時間も操業可能になるため、シュレッダーダストの処理量を増加することができる。
【００４８】
ここで、ガス化溶融炉１の導入による経済効果を説明する。本実施例の酸素冨化・重油供給燃焼操業の実施と、酸素も重油も供給しない従来の矩形断面シュートの構成における実施とを比較した。この結果、酸素と重油の使用による経費が発生するが、酸素と重油の供給による効果と操業停止時間の減少による効果により、シュレッダーダストの処理量が増加するので、年間当たり５２，４９０千円の利益の向上が見込まれる。
【００４９】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００５０】
１ ガス化溶融炉
１０ ガス化炉
１１ 炉底部
１２ 熱媒体投入口
１３ 空気吹出孔
１３１ 空気供給管
１３２ 酸素供給装置
１３３ 酸素供給管
１３４ 調整弁
１４ 流動層
１５，３５ 排出シュート
１６ ホッパ
１６７ 排出口
１６８ 仕切板
１７ 処理物投入口
１８ 重油バーナ
２０ 溶融炉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動床方式を採用したガス化溶融炉に関し、特に、クリンカの発生を防止するガス化溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や家電製品の廃棄物について工業用シュレッダーで粉砕処理した後、鉄や銅などの有価金属類が回収され、金属類を回収した後のプラスチック、ゴム、ガラスなどの破片、いわゆるシュレッダーダストは埋め立てられて処理されていた。ところが、近年、廃棄物処理法の改正、家電リサイクル法、自動車リサイクル法の制定、施行に伴い、シュレッダーダストをリサイクル処理することが義務付けられることになった。
【０００３】
シュレッダーダストの処理設備として、ガス化炉と溶融炉とを組み合わせたガス化溶融炉を用いた処理方法が知られている。ガス化溶融炉による処理は、まず、ガス化炉において低酸素雰囲気でシュレッダーダストを燃焼し、シュレッダーダストを熱分解ガス、未燃カーボン及び熱分解残渣に分離する。分離された熱分解ガス、未燃カーボンは溶融炉へ送られ、１２００℃以上で高温燃焼されて溶融・スラグ化される。一方、熱分解残渣からは未酸化の鉄やアルミニウムが回収される。このようなガス化溶融炉のガス化炉の１つに流動床式ガス化炉が用いられている。
【０００４】
図１は流動床式ガス化炉を備えたガス化溶融炉の一例を断面にして示した概略図である。ガス化溶融炉１のガス化炉１０では、炉底部１１よりも上方に位置する熱媒体投入口１２から熱媒体となる砂を投入し、炉底部１１に設けた空気吹出孔１３から空気を吹出して流動層１４を形成する。ガス化炉１０において処理されるシュレッダーダストは流動層１４の上方に位置する処理物投入口１７から炉内へ投入され、流動層１４において熱分解されガス化する。ガス化により分離された熱分解ガス、及び未燃カーボンは流動床式ガス化炉１０の上部から溶融炉２０へ送られる。一方、熱分解残渣は砂と共に、炉底部１１から下方に延びる排出シュート１５を通じて、ホッパ１６へ落下する。
【０００５】
特許文献１にはこのような流動床を形成する流動層式ガス化炉（「流動床式ガス化炉」と同じ、以下、「流動床式ガス化炉」と称する。）及びその操業方法について開示されている。特許文献１の流動床式ガス化炉では、排出シュートの排出面積を減少させて、排出面積あたりの砂排出速度を制御している。また、排出シュート上部における温度が５５０〜６００℃となるように、炉内燃焼温度を設定している。これにより、排出シュート内におけるクリンカの発生、付着を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記で説明したように、リサイクル法の制定、施行に伴い、ガス化溶融炉において処理しなければならないシュレッダーダストの量が増加している。これに対し、シュレッダーダストを従来よりもさらに圧縮して減容化したり、粉砕機によりシュレッダーダストをさらに細粒化してかさ比重を上げることにより、設備の処理量の向上が図られている。しかしながら、シュレッダーダストの処理量が増加するにつれ、クリンカの生成する条件が複雑になり、単純に炉内の温度管理や砂排出速度を制御するのみでは、クリンカの生成を完全に防ぐことが困難になっている。特に、特許文献１の流動床式ガス化炉の排出シュートはその断面が矩形状であるため、砂の排出が均等にならず、炉内において局部的に高温となる部位が存在していた。このため、処理量の増加に対し、炉内の温度管理や砂排出速度の制御をしても、クリンカの生成、付着を防止することが困難になっていた。クリンカが排出シュートに付着すると詰まりの原因となり、ひいては炉の操業を停止しなければならない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、処理量の増加したガス化溶融炉において、砂を排出する排出シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する請求項１の発明は、処理対象物と砂とを流動させるガス化炉を備え、前記ガス化炉の前記砂を排出するシュートの断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉である。上記構成により、本発明は、シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、前記処理対象物がシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１のガス化溶融炉である。本発明は、大量のシュレッダーダストを処理する過程で生じるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、前記シュレッダーダスト中に銅線及び／または鉄線が含まれていることを特徴とする請求項２のガス化溶融炉である。銅線及び鉄線は砂とともに流動して丸くなるが、シュート断面の形状が円形または楕円形の本発明では銅線及び鉄線並びに砂の付着が防がれる。
【００１２】
請求項４の発明は、前記砂の温度が４５０から６００℃であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかのガス化溶融炉である。シュートを通過する砂の温度が４５０から６００℃であるとき、炉温度が好ましい温度の５５０から６００℃に維持される。
【００１３】
請求項５の発明は、前記シュートの断面形状が楕円であって、前記楕円の長軸を前記ガス化炉の炉底部の周方向に沿うように前記シュートを配置したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかのガス化溶融炉である。本発明は、シュート断面における温度差及び鋭角なコーナーを低減し、クリンカの発生、付着を防止することができる。
【００１４】
請求項６の発明は、前記シュートを２本有し、前記ホッパ内に仕切板を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかのガス化溶融炉である。さらに、請求項７の発明は、前記仕切板が前記シュートからの落下物を均等に分割することを特徴とする請求項６のガス化溶融炉である。仕切板を設けたことにより、２本設けられたシュート中の砂の抜き出し速度を均等にすることができる。砂の抜き出し速度を均等にすることで、砂の速度が一定の速度より速くなる。シュート内の砂速度が遅くなると局部的に高温となる部位が存在し、クリンカが発生する危険性があるが、本発明の構成により、局部的に高温となる部位の発生が抑制されてクリンカの発生が抑制される。
【００１５】
請求項８の発明は、前記ガス化炉内へ酸素を供給する酸素供給設備を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかのガス化溶融炉である。また、請求項９の発明は、前記ガス化炉内へ重油を供給する重油バーナを備えたことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかのガス化溶融炉である。本発明における処理対象物のひとつである廃自動車は屋外保管が多いため、雨雪の付着がある。また、破砕時に発塵防止のために散水・調湿も行われる。このように、処理対象物に水分が付着しているため、ガス化炉内での発熱量が低く炉内温度が低下する。炉内温度が低下すると処理量が低下してしまうが、酸素冨化や重油燃焼で熱補償を行うことにより、処理量を増加できる。
【００１６】
請求項１０の発明は、前記処理対象物の重量が４９ｔ／日以上であることを特徴とする請求項１から請求項９の何れかのガス化溶融炉である。
【００１７】
請求項１１の発明は、クリンカの生成を防止することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れかのガス化溶融炉である。
【００１８】
請求項１２の発明は、前記クリンカの主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項１１のガス化溶融炉である。本発明によると、炉内に発生、付着するクリンカは処理原料中に含まれるガラス中のＳｉＯ２に起因している。
【００１９】
請求項１３の発明は、処理対象物と砂とを流動させるガス化炉における前記砂を排出するシュートの断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉の操業方法である。本発明は、シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【００２０】
請求項１４の発明は、処理対象物がシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１３のガス化溶融炉の操業方法である。本発明は、大量のシュレッダーダストを処理する過程で生じるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【００２１】
請求項１５の発明は、前記シュレッダーダスト中に銅線及び鉄線が含まれていることを特徴とする請求項１４のガス化溶融炉の操業方法である。銅線及び鉄線は砂とともに流動して丸くなるが、シュート断面の形状が円形または楕円形の本発明では銅線及び鉄線並びに砂の付着が防がれる。
【００２２】
請求項１６の発明は、前記砂の温度が、４５０から６００℃であることを特徴とする請求項１３から請求項１５の何れかのガス化溶融炉の操業方法である。
【００２３】
請求項１７の発明は、前記ガス化炉内を酸素冨化にすることを特徴とする請求項１３から請求項１６の何れかのガス化溶融炉の操業方法である。本発明は、炉内へ酸素を供給して熱補償を行うことにより、処理対象物の処理量を増加することができる。
【００２４】
請求項１８の発明は、前記ガス化炉内へ重油を供給することを特徴とする請求項１３から請求項１７の何れかのガス化溶融炉の操業方法である。本発明は、炉内へ重油を供給して熱補償を行うことにより、処理対象物の処理量を増加することができる。
【００２５】
請求項１９の発明は、前記処理対象物の重量が４９ｔ／日以上であることを特徴とした請求項１３から請求項１８の何れかのガス化溶融炉の操業方法である。
【００２６】
請求項２０の発明は、前記ガス化炉におけるクリンカの生成を抑制することを特徴とする請求項１３または請求項１９のガス化溶融炉の操業方法である。
【００２７】
請求項２１の発明は、前記クリンカの主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項２０のガス化溶融炉の操業方法である。本発明によると、炉内に発生、付着するクリンカは処理原料中に含まれるガラス中のＳｉＯ２に起因している。
【発明の効果】
【００２８】
本発明のガス化溶融炉は、処理量の増加したガス化溶融炉において、砂を排出する排出シュートにおけるクリンカの生成、付着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】流動床式ガス化炉を備えたガス化溶融炉の一例を断面にして示した概略図である。
【図２】ガス化炉の炉心の断面を拡大して示した概略図である。
【図３】排出シュート、及びホッパの外観を示した斜視図である。
【図４】排出シュート、及びホッパの正面図である。
【図５】排出シュート、及びホッパの側面図である。
【図６】排出シュート、及びホッパの平面図である。
【図７】図４中のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図８】図４中のＢ−Ｂ断面の断面図である。
【図９】図４中のＣ−Ｃ断面の断面図である。
【図１０】図９中のＤ−Ｄ線におけるホッパの断面図である。
【図１１】仕切板の正面図である。
【図１２】他の実施形態における排出シュートと炉底部の底面図である。
【図１３】他の実施形態における排出シュートとホッパの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明のガス化溶融炉の一形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
本実施の形態にかかるガス化溶融炉の基本構成は、図１で示したガス化溶融炉と同様である。すなわち、ガス化溶融炉１はガス化炉１０と溶融炉２０とを備えている。ガス化炉１０は流動床方式ガス化炉である。図２はガス化炉１０の炉心の断面を拡大して示した概略図である。炉底部１１よりも上方には、処理物投入口１７と熱媒体投入口１２が設けられている。炉底部１１には空気を吹出す空気吹出孔１３が設けられている。ガス化炉１０の操業時に処理物投入口１７から投入された処理対象物と、熱媒体投入口１２から投入された砂とが、炉底部１１に設けた空気吹出孔１３から吹出される空気により流動し、流動層１４を形成する。流動層１４付近の炉壁には、ガス化炉１０内へ重油を供給する重油バーナ１８が設けられている。また、空気吹出孔１３へ空気を供給する空気供給管１３１が接続している。さらに、ガス化炉１０内へ酸素を供給する酸素供給装置１３２の酸素供給管１３３が空気供給管１３１へ接続している。酸素供給管１３３上には調整弁１３４が設けられており、炉内への酸素の供給量を調整できる。炉底部１１には、下方へ向かって延びる排出シュート１５が２本接続している。
【００３２】
処理対象物は、流動層１４において砂とともに流動する間に燃焼し、熱分解ガス、未燃カーボン、熱分解残渣に分離される。熱分解ガスと未燃カーボンは、ガス化炉１０の上部から溶融炉２０へ送られ、溶融しスラグ化する。熱分解残渣は、砂とともに炉底部１１に接続された排出シュート１５から下方に落下する。
【００３３】
次に、炉底部１１の下方の構成について詳細に説明する。炉底部１１の下方には、排出シュート１５とホッパ１６とが構成されている。排出シュート１５は上記の通り、炉底部１１に接続し、ホッパ１６は排出シュート１５の下端に接続されている。以下、図３から図１０を参照しつつ説明する。図３は排出シュート１５、ホッパ１６の外観を示した斜視図である。図４は排出シュート１５、ホッパ１６の正面図である。図５は排出シュート１５、ホッパ１６の側面図である。図６は排出シュート１５、ホッパ１６の平面図である。図７、図８、図９はそれぞれ図４中のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面の断面図である。図１０は図９中のＤ−Ｄ線におけるホッパ１６の断面図である。
【００３４】
排出シュート１５は、上部シュート１５１、中部シュート１５２、下部シュート１５３、伸縮管１５４、調整ノズル１５５により構成されている。これらの部品はいずれも筒状構造をしており、流動層１４から落下してきた熱分解残渣と砂とが内部を通過する。上部シュート１５１は、炉底部１１に接続する上フランジ１５ａを備えている。炉底部１１の排出口は矩形状をしているため、上フランジ１５ａは矩形状をしている。一方、下フランジ１５ｂは円形状をしており、上部シュート１５１は矩形の断面を円形の断面へ変形するように形成されている。上部シュート１５１の側面には点検口が設けられており、通常、蓋１５ｃで塞がれているが、点検時に蓋１５ｃを取り外して上部シュート１５１の内部を点検することができる。中部シュート１５２は上部シュート１５１の下部に接続している。さらに、下部シュート１５３は中部シュート１５２の下部に接続している。中部シュート１５２、及び下部シュート１５３は鋼管により構成されている。中部シュート１５２の断面、及び下部シュート１５３の断面はいずれも円形をしている。下部シュート１５３の外側面に点検口が設けられており、通常、蓋１５ｄで塞がれているが、点検時に蓋１５ｄを取り外して下部シュート１５３の内部を点検することができる。また、下部シュート１５３の外側面には、温度計を差し込むことのできる温度計ノズル１５ｅが設けられている。温度計ノズル１５ｅから温度計を差し込むことにより、下部シュート１５３を通過する熱分解残渣と砂の温度を測定できる。
【００３５】
伸縮管１５４は下部シュート１５３の下部に接続している。伸縮管１５４はベローズ部１５ｆを有し、ベローズ部１５ｆを伸縮することにより、排出シュート１５の長さを変更することができる。これにより、熱膨張の吸収及び点検作業や交換作業を容易に行うことができる。調整ノズル１５５は伸縮管１５４の下部に接続している。調整ノズル１５５は排出シュートの出口である。調整ノズル１５５の下端はホッパ１６の上部接続口１６１に接続している。これらの伸縮管１５４、調整ノズル１５５の断面も円形である。また、２本の排出シュート１５の間には点検作業用床１５６が設けられている。
【００３６】
ホッパ１６は円形状の上部蓋１６２と、矩形状の排出口１６７が形成された矩形フランジ１６３を有している。ホッパ１６の形状は逆さ円錐の形状に近く、上方から下方へ向かって円形の断面が矩形の断面へ変化するような形状をしている。上部蓋１６２には、調整ノズル１５５が接続する上部接続口１６１と、点検蓋１６４とが設けられている。点検蓋１６４を取り外すと、ホッパ１６の内部を確認することができる。ホッパ１６の側面にはホッパ１６へ振動を与えて、内部の粉体等の落下を促進する振動器を装着する振動器装着部１６５が設けられている。また、ホッパ１６の側面にはホッパ１６の内部へ温度計を差し込むことのできる温度計ノズル１６６が設けられている。温度計ノズル１６６から温度計を差し込むことにより、ホッパ１６内を落下する熱分解残渣や砂の温度を測定できる。
【００３７】
ホッパの排出口１６７には搬送用のスクリュー（図示しない）が設けられている。スクリューは、図３、及び図９中の矢示ｇ方向へホッパ１６から落下した熱分解残渣と砂とを搬送する。
【００３８】
さらに、ホッパ１６の内部には仕切板１６８が配置可能になっている。図１１は仕切板１６８の正面図である。仕切板１６８は２本の排出シュート１５を結ぶ直線ｂに直交するように配置され、ホッパ１６内を二室に区画し、排出シュート１５からの落下物を分割する。また、仕切板１６８はホッパ１６の中心点ａをずらして配置されている。すなわち、仕切板１６８からそれぞれの排出シュート１５までの距離が等しくない。
【００３９】
熱分解残渣と砂とを搬送するスクリューは、上流側、すなわち、図９の上側のものほど、下流側、すなわち、図９の下側よりも多量に送る特性を持つ。すなわち、仕切板が設けられていない構成では、スクリューの上流側に近い方に設置されたシュートからの排出物の抜き出し速度が速く、反対にスクリューの下流側に近い方に設置されたシュートからの排出物の抜き出し速度が遅くなる。このようにシュートにおける排出物の抜き出し速度に差が生じると、遅い抜き出し速度のシュート側に局部的に高温となる部位が生じ、クリンカの発生、付着の原因となる。仕切板１６８は、２本の排出シュート１５から排出物をできるだけ均等に抜き出すために設けられている。スクリューの搬送量の多い上流側の排出口１６７ａが小さく、スクリューの搬送量の少ない下流側の排出口１６７ｂが大きくなるように仕切板１６８の位置が設定されている。本実施例の構成では、１つのホッパ１６に対し２本の排出シュート１５が設けられているため、このような仕切板が必要である。
【００４０】
上記のような排出シュート１５の内径はφ６３５ｍｍ、全長はおよそ３０００ｍｍである。上フランジ１５ａの角型の開口部の面積と排出シュート１５の断面の円の面積が等しくなるように、円の径が設定されている。ホッパ１６上部の上部蓋１６２はφ２９００ｍｍ、ホッパ１６下部の矩形フランジ１６３の長手方向は１６６６ｍｍ、短手方向が７７０ｍｍをしている。矩形フランジ１６３に形成された排出口１６７の長手方向は１４４８ｍｍ、短手方向は５５０ｍｍである。また、ホッパ１６の高さは２０００ｍｍである。排出シュート１５が備える上部シュート１５１の上フランジ１５ａから、ホッパ１６の矩形フランジ１６３までの全長はおよそ５０００ｍｍである。排出シュート１５、ホッパ１６は、一部の部品を除き、主に一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）により構成されている。ただし、これらを構成する材質は一般構造用圧延鋼材に限定される必要はなく、ガス化炉１０からの熱分解残渣や砂の回収に必要な温度耐性や強度を持つ材質であればよい。
【００４１】
以上において説明したように、排出シュート１５における熱分解残渣と砂とが通過する断面が円形状である。熱分解残渣と砂とはガス化炉１０中の流動層１４で流動する間に球形にまとまる傾向がある。排出シュート１５の断面は円形であるので、球形にまとまった砂などが詰まることが抑制される。また、円形の断面の管では、管内を通る粒子の速度は円の中心付近が最大となる。円の中心付近から管の壁面へ向かって粒子の速度が低下するが、周方向の速度はほぼ同一である。したがって、円形断面の排出シュート１５を通る砂などは排出シュート１５の周方向に平均して分布する。このように、落下する砂などが周方向に平均して分布するため、排出シュート１５の局部的な温度の上昇が抑制される。また、角形の上フランジ１５ａの開口部の面積と排出シュート１５の断面の円の面積が等しいため、断面の形状が角型から円に変化する場所の砂通過速度が変化しない。これにより、排出シュート１５を通過する落下物の速度が変化しない。この結果、局部的な温度上昇を防いでいる。以上の説明のように、排出シュート１５は、熱分解残渣や砂の詰まりを防ぐため、クリンカの付着を抑制する。また、局部的な温度の上昇を防ぐため、クリンカの発生を抑制する。
（他の実施形態）
【００４２】
次に、上記の実施形態と異なる本発明の実施形態について説明する。図１２は他の実施形態における排出シュート３５と炉底部１１の底面図である。図１３は、他の実施形態における排出シュート３５とホッパ３６の平面図である。すなわち、図１２は、排出シュート３５の下側から排出シュート３５と炉底部１１とを見た図である。図１３は、排出シュート３５の上側から排出シュート３５とホッパ３６とを見た図である。本実施形態は、排出シュート３５の断面が楕円形である点において上記の実施の形態と相違する。
【００４３】
排出シュート３５は、上部シュート３５１、中部シュート３５２、下部シュート３５３、伸縮管３５４、調整ノズル３５５により構成されている。これらの部品はいずれも筒状構造であって上部シュート３５１を除き、断面が楕円形である。楕円の長軸ｄは炉底部１１の周方向ｆに沿うように配置されている。上部シュート３５１は、炉底部１１に接続する上フランジ３５ａを備えている。上フランジ３５ａは矩形状をしている。一方、下フランジ３５ｂは楕円形状をしており、上部シュート３５１は矩形の断面を楕円形の断面へ変形するように形成されている。下部シュート３５３の外側面に点検口を塞ぐ蓋３５ｄと、温度計を差し込むことのできる温度計ノズル３５ｅが設けられている。排出シュート３５は、断面を円形から楕円形に変更したことを除き、上記において説明した実施の形態の排出シュート１５と同様である。また、排出シュート３５の断面が楕円形であるため、これに併せてホッパ３６の上部接続口３６１も楕円形をしている。この楕円の長軸の長さが８００ｍｍ、短軸の長さが５００ｍｍである。上フランジ３５ａの角型の開口部の面積と排出シュート３５の断面となる楕円の面積が等しくなるように、楕円の大きさが設定されている。これにより、断面の形状が角型から楕円に変化する場所の砂通過速度が変化しない。したがって、排出シュート３５を通過する落下物の速度が変化しない。この結果、局部的な温度上昇を防いでいる。なお、その他上記において説明した実施の形態と同様の構成について、説明を省略する。
【００４４】
このような排出シュート３５の断面は楕円形であるため、流動層１４で球形にまとまった砂などの物体が排出される際に詰まることが抑制される。また、排出シュート３５の楕円の長軸ｄが炉底部１１の周方向に沿うため、楕円の短軸ｅが炉底部１１の径方向に一致する。ガス化炉１０は炉の中心ほど高温になり、炉の中心部から離れるほど低温となることから、排出シュート３５における温度差は短軸ｅの方向に生じる。楕円の径は短軸ｅで最小になるため、排出シュート３５の断面における温度差を最小にする。このように、局部的に高温となる部分の発生を最小限とするため、クリンカの発生、付着を防ぐことができる。
【実施例】
【００４５】
次に、上記の実施形態における本発明の実施例を説明する。ガス化溶融炉１の処理対象物は、自動車や家電製品の廃棄物を粉砕したシュレッダーダストであり、砂は硅砂を用いている。特に、シュレッダーダスト中には銅線及び鉄線が含まれている。熱媒体投入口１２から投入する砂の温度は４５０から６００℃の範囲が好ましい。排出シュート１５を通過する砂の温度が４５０から６００℃であるとき、炉温度が好ましい温度の５５０から６００℃に維持されるためである。シュレッダーダスト中に含まれる銅線及び鉄線は、流動層１４において砂とともに流動して球状にまとまる。従来の矩形型の断面のシュートでは、球状にまとまった銅線及び鉄線並びに砂がシュートの排出口に引っ掛り、付着し易いため、クリンカの発生原因となっていた。本実施例では、排出シュート１５の断面は円形、または楕円形をしていることから、球状に丸まった銅線及び鉄線が引っ掛ることが抑制され、クリンカの発生、付着が抑制される。このように、クリンカの発生、付着が抑制されるため、炉の操業停止を防ぐことができる。なお、発生するクリンカの主成分は、処理原料中に含まれるガラス中のＳｉＯ２である。
【００４６】
さらに、ガス化溶融炉１はシュレッダーダストの処理において、酸素供給装置１３２から酸素を供給して処理量を増加してもよい。また、重油バーナ１８から重油を供給して、さらに、シュレッダーダストの燃焼を促進して処理量を増加してもよい。このガス化溶融炉１は、一日当たり４９ｔ以上のシュレッダーダストを処理することができる。酸素や重油を供給しない通常操業時には、一日当たり４９．７ｔのシュレッダーダストを処理することが可能である。酸素のみを供給する酸素冨化操業時には、一日当たり１．０３２ｋｍ２の酸素を供給して、５４．１ｔのシュレッダーダストを処理することが可能である。さらに、酸素と重油を供給する酸素冨化・重油供給燃焼操業時には、一日当たり１．０３２ｋｍ２の酸素と０．８９ｋＬの重油を供給して、５９．４ｔのシュレッダーダストを処理することが可能である。
【００４７】
特に、酸素冨化、重油供給を行う操業では、シュレッダーダストの処理量が増加するため、炉内の燃焼温度が局所的に上昇し、よりクリンカの発生する可能性が増加するので、熱分解残渣と砂の排出速度を速めてクリンカの発生抑制と付着防止を行う必要がある。本実施例では、排出速度を速める以外の方法、すなわち、ガス化溶融炉１の排出シュート１５（３５）の断面を円形（楕円形）にしてクリンカの発生、付着を抑制する。これにより炉の操業停止を防ぐ。このため、従来ではクリンカの発生、付着により操業停止していた時間も操業可能になるため、シュレッダーダストの処理量を増加することができる。
【００４８】
ここで、ガス化溶融炉１の導入による経済効果を説明する。本実施例の酸素冨化・重油供給燃焼操業の実施と、酸素も重油も供給しない従来の矩形断面シュートの構成における実施とを比較した。この結果、酸素と重油の使用による経費が発生するが、酸素と重油の供給による効果と操業停止時間の減少による効果により、シュレッダーダストの処理量が増加するので、年間当たり５２，４９０千円の利益の向上が見込まれる。
【００４９】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００５０】
１ ガス化溶融炉
１０ ガス化炉
１１ 炉底部
１２ 熱媒体投入口
１３ 空気吹出孔
１３１ 空気供給管
１３２ 酸素供給装置
１３３ 酸素供給管
１３４ 調整弁
１４ 流動層
１５，３５ 排出シュート
１６ ホッパ
１６７ 排出口
１６８ 仕切板
１７ 処理物投入口
１８ 重油バーナ
２０ 溶融炉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物と砂とを流動させるガス化炉を備え、前記ガス化炉の前記砂を排出するシュートの断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉。
【請求項２】
前記処理対象物がシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１のガス化溶融炉。
【請求項３】
前記シュレッダーダスト中に銅線及び／または鉄線が含まれていることを特徴とする請求項２のガス化溶融炉。
【請求項４】
前記砂の温度が４５０から６００℃であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかのガス化溶融炉。
【請求項５】
前記シュートの断面形状が楕円であって、前記楕円の長軸を前記ガス化炉の炉底部の周方向に沿うように前記シュートを配置したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかのガス化溶融炉。
【請求項６】
前記シュートを２本有し、前記ホッパ内に仕切板を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかのガス化溶融炉。
【請求項７】
前記仕切板が前記シュートからの落下物を均等に分割することを特徴とする請求項６のガス化溶融炉。
【請求項８】
前記ガス化炉内へ酸素を供給する酸素供給設備を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかのガス化溶融炉。
【請求項９】
前記ガス化炉内へ重油を供給する重油バーナを備えたことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかのガス化溶融炉。
【請求項１０】
前記処理対象物の重量が４９ｔ／日以上であることを特徴とする請求項１から請求項９の何れかのガス化溶融炉。
【請求項１１】
クリンカの生成を防止することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れかのガス化溶融炉。
【請求項１２】
前記クリンカの主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項１１のガス化溶融炉。
【請求項１３】
処理対象物と砂とを流動させるガス化炉における前記砂を排出するシュートの断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１４】
処理対象物がシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１３のガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１５】
前記シュレッダーダスト中に銅線及び／または鉄線が含まれていることを特徴とする請求項１４のガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１６】
前記硅砂の温度が、４５０から６００℃であることを特徴とする請求項１３から請求項１５の何れかのガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１７】
前記ガス化炉内を酸素冨化にすることを特徴とする請求項１３から請求項１６の何れかのガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１８】
前記ガス化炉内へ重油を供給することを特徴とする請求項１３から請求項１７の何れかのガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１９】
前記処理対象物の重量が４９ｔ／日以上であることを特徴とした請求項１３から請求項１８の何れかのガス化溶融炉の操業方法。
【請求項２０】
前記ガス化炉におけるクリンカの生成を抑制することを特徴とする請求項１３または請求項１９のガス化溶融炉の操業方法。
【請求項２１】
前記クリンカの主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項２０のガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１】
処理対象物と砂とを流動させるガス化炉を備え、前記ガス化炉の前記砂を排出するシュートの断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉。
【請求項２】
前記処理対象物がシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１のガス化溶融炉。
【請求項３】
前記シュレッダーダスト中に銅線及び／または鉄線が含まれていることを特徴とする請求項２のガス化溶融炉。
【請求項４】
前記砂の温度が４５０から６００℃であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかのガス化溶融炉。
【請求項５】
前記シュートの断面形状が楕円であって、前記楕円の長軸を前記ガス化炉の炉底部の周方向に沿うように前記シュートを配置したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかのガス化溶融炉。
【請求項６】
前記シュートを２本有し、前記ホッパ内に仕切板を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかのガス化溶融炉。
【請求項７】
前記仕切板が前記シュートからの落下物を均等に分割することを特徴とする請求項６のガス化溶融炉。
【請求項８】
前記ガス化炉内へ酸素を供給する酸素供給設備を備えたことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかのガス化溶融炉。
【請求項９】
前記ガス化炉内へ重油を供給する重油バーナを備えたことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかのガス化溶融炉。
【請求項１０】
前記処理対象物の重量が４９ｔ／日以上であることを特徴とする請求項１から請求項９の何れかのガス化溶融炉。
【請求項１１】
クリンカの生成を防止することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れかのガス化溶融炉。
【請求項１２】
前記クリンカの主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項１１のガス化溶融炉。
【請求項１３】
処理対象物と砂とを流動させるガス化炉における前記砂を排出するシュートの断面を楕円形または円形としたことを特徴とするガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１４】
処理対象物がシュレッダーダストであることを特徴とする請求項１３のガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１５】
前記シュレッダーダスト中に銅線及び／または鉄線が含まれていることを特徴とする請求項１４のガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１６】
前記硅砂の温度が、４５０から６００℃であることを特徴とする請求項１３から請求項１５の何れかのガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１７】
前記ガス化炉内を酸素冨化にすることを特徴とする請求項１３から請求項１６の何れかのガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１８】
前記ガス化炉内へ重油を供給することを特徴とする請求項１３から請求項１７の何れかのガス化溶融炉の操業方法。
【請求項１９】
前記処理対象物の重量が４９ｔ／日以上であることを特徴とした請求項１３から請求項１８の何れかのガス化溶融炉の操業方法。
【請求項２０】
前記ガス化炉におけるクリンカの生成を抑制することを特徴とする請求項１３または請求項１９のガス化溶融炉の操業方法。
【請求項２１】
前記クリンカの主成分がＳｉＯ２であることを特徴とする請求項２０のガス化溶融炉の操業方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−７２５８７（Ｐ２０１３−７２５８７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１３６８（Ｐ２０１１−２１１３６８）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（５０２３６２７５８）ＪＸ日鉱日石金属株式会社 (482)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（５０２３６２７５８）ＪＸ日鉱日石金属株式会社 (482)
【Ｆターム（参考）】
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