廃棄物処理方法及び廃棄物処理システム

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【発明の名称】	廃棄物処理方法及び廃棄物処理システム
【発明者】	【氏名】松澤克明【氏名】上野俊一朗【氏名】西野順也【氏名】石野森禎【氏名】綾部統夫
【要約】	【課題】廃棄物の熱分解ガスから塩素分を除去して排熱回収ボイラで燃焼させることにより単位時間あたりの廃棄物の処理量を増加させ、ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることを目的とする。【解決手段】廃棄物Ｈのチャー（炭化物）Ｔを石炭Ｃと混合して火力発電装置Ｘで燃焼させ廃棄物Ｈを処理する方法であって、火力発電装置Ｘは、ガスタービン４駆動用の可燃性ガスＦを生成する石炭ガス化設備１と、可燃性ガスＦを燃焼して蒸気タービン９駆動用の蒸気を発生する排熱回収ボイラ８とを備え、廃棄物Ｈを熱分解炉１４で加熱して熱分解ガスＳとチャーＴとに熱分解させ、チャーＴを主搬送経路１６を介して石炭Ｃと混合し、塩素除去装置１９で熱分解ガスＳ中から塩素分を除去して脱塩素化熱分解ガスＤを生成し、脱塩素化熱分解ガスＤを熱源装置２２で燃焼して排熱回収ボイラ８の熱源としている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】廃棄物を炭化してその炭化物を石炭と混合しこれを火力発電装置で燃焼することにより前記廃棄物を処理する方法であって、前記火力発電装置として、発電用のガスタービンを駆動するための可燃性ガスを生成する石炭ガス化設備と、前記ガスタービンからの可燃性ガスを用いて発電用の蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生する排熱回収ボイラとを備えるものを用い、前記廃棄物を熱分解炉で加熱することにより塩素を含んだ熱分解ガスと炭化物とに熱分解させる熱分解工程と、該熱分解工程で生じた炭化物を前記石炭ガス化設備への石炭と混合する混合工程と、前記熱分解ガス中から少なくとも塩素分を除去して脱塩素化熱分解ガスを生成する塩素除去工程と、該脱塩素化熱分解ガスを燃焼して前記排熱回収ボイラの熱源とする燃焼工程とを備えることを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】前記塩素除去工程に先だって、前記熱分解ガス中に混入している炭化物を取り除くことを特徴とする請求項１記載の廃棄物処理方法。
【請求項３】前記熱分解ガス中から取り除かれた炭化物を前記石炭ガス化設備への石炭と混合することを特徴とする請求項２記載の廃棄物処理方法。
【請求項４】前記熱分解ガス及び前記脱塩素化熱分解ガスのうち少なくとも一方の一部を燃焼してその燃焼ガスを前記熱分解炉の熱源とすることを特徴とする請求項１、２または３記載の廃棄物処理方法。
【請求項５】前記燃焼ガスを、前記火力発電装置に備える排ガス処理装置で処理することを特徴とする請求項４記載の廃棄物処理方法。
【請求項６】前記塩素除去工程では、前記熱分解ガス中に消石灰を加えて塩素分を除去することを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の廃棄物処理方法。
【請求項７】廃棄物を炭化してその炭化物を石炭と混合しこれを火力発電装置で燃焼することにより前記廃棄物を処理するシステムであって、前記火力発電装置は、発電用のガスタービンを駆動するための可燃性ガスを生成する石炭ガス化設備と、前記ガスタービンからの可燃性ガスを用いて発電用の蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生する排熱回収ボイラとを備え、前記廃棄物を加熱することにより塩素を含んだ熱分解ガスと炭化物とに熱分解させる熱分解炉と、該熱分解炉で生じた炭化物を前記石炭ガス化設備への石炭と混合するための主搬送経路と、前記熱分解ガス中から少なくとも塩素分を除去して脱塩素化熱分解ガスを生成する塩素除去装置と、該脱塩素化熱分解ガスを燃焼して前記排熱回収ボイラの熱源とする熱源装置とを備えることを特徴とする廃棄物処理システム。
【請求項８】前記熱分解ガスが前記塩素除去装置に送られる前に、該熱分解ガス中に混入している炭化物を取り除くガス処理装置を備えることを特徴とする請求項７記載の廃棄物処理システム。
【請求項９】前記ガス処理装置で取り除かれた炭化物を前記石炭ガス化設備への石炭と混合するための副搬送経路を備えることを特徴とする請求項８記載の廃棄物処理システム。
【請求項１０】前記熱分解ガス及び前記脱塩素化熱分解ガスのうち少なくとも一方の一部を燃焼してその燃焼ガスを前記熱分解炉の熱源とする燃焼装置を備えることを特徴とする請求項７、８または９記載の廃棄物処理システム。
【請求項１１】前記熱分解炉から排出された燃焼ガスを、前記火力発電装置に備える排ガス処理装置へ送り込む排ガス搬送経路を備えることを特徴とする請求項１０記載の廃棄物処理システム。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を炭化してこの炭化物を火力発電装置で燃焼することにより廃棄物を処理する方法およびシステムに関し、特に、廃棄物に含有する塩素分の一部を除去した状態で火力発電装置で燃焼させる技術に関する。なお、本明細書において、廃棄物とは、紙類，廃プラスチックなどの都市ゴミや、わら，木材チップ，廃パルプなどのバイオマス系の産業廃棄物を含む意で用いている。
【０００２】
【従来の技術】近年、紙類，廃プラスチックなどの都市ゴミや、わら，木材チップ，廃パルプなどのバイオマス系の産業廃棄物を各種燃料として再利用することが提案され、これによりゴミ（廃棄物）のエネルギ利用効率の向上が期待される。そのため、ゴミ焼却炉によるボイラ発電も提案されているが、ゴミ焼却の際に生じる塩化水素がボイラチューブを腐食させるためボイラを過酷な条件で運転できないことや、ゴミが多くの水分を含んでいるため燃焼温度が低いことなどから、発電効率が悪い。さらに、ゴミ焼却で発生する灰を廃棄するには多大なコストを必要とするため経済的ではない。
【０００３】従って、廃棄物を火力発電所に既に設置されている石炭焚き事業用ボイラや石炭ガス化設備の燃料として使用することも考えられ、これにより廃棄物処理のための焼却炉が不要となるが、廃棄物をこのような事業用ボイラ等に直接投入することは難しい。というのも、事業用ボイラ等はバーナーなどの構造上廃棄物を直接燃焼するのが難しいのに加え、排ガス規制やボイラチューブの腐食防止のため燃料の質の管理が厳しく行われており、燃料としての質が不安定な都市ゴミなどでは対応できないことに起因する。
【０００４】また、特開平１０－２４４１７６号公報では、廃プラスチックなどの有機系廃棄物を石炭焚きボイラの燃料として適用する技術が開示されている。これは、有機系廃棄物を予め酸素不足雰囲気で２００～５００℃の温度範囲で加熱処理し、この加熱処理によって生じたガスをボイラで燃焼させ、さらに、加熱処理後にローラミルで粉砕した固形物（炭素を主成分とするいわゆる炭化物）を燃料の石炭と混合してボイラで燃焼させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した廃棄物中には、塩化ビニル等の高分子の塩素系樹脂中に存在する塩素分と、塩化ナトリウムや塩化カルシウムなどに存在する塩素分とがあり（本明細書においては便宜上前者を有機系塩素と、後者を無機系塩素と呼ぶ。）、これら有機系塩素と無機系塩素とがおよそ半々の割合で存在するものと考えて差し支えない。そして、廃棄物を加熱処理すなわち熱分解により炭化する過程で生じる熱分解ガスは有機系塩素のうち８０～９０％を塩化水素として含んでいるため、この熱分解ガスを火力発電所などの事業用ボイラ等で大量に燃焼させたのではバーナの作動不良やボイラチューブの腐食を引き起こすため少量ずつしか燃焼させることができない。
【０００６】一方、廃棄物の加熱処理後に得られる炭化物は、発熱量や固有水分，揮発比などの性状が石炭と似ているため、例えば火力発電所に既設の石炭焚き事業用ボイラ等の燃料に混入して燃焼させることは可能である。ただし、廃棄物の炭化物には、無機系塩素の大部分が残っており、発熱量などの性状が石炭と似ているものの石炭と比較して塩素分を極めて多く含んでいる点で相違している。従って、この炭化物を事業用ボイラの燃料として使用したのでは前記と同様にバーナの作動不良やボイラチューブの腐食を引き起こすため、石炭に少量ずつしか混入させることはできない。
【０００７】以上のように、石炭焚き事業用ボイラなど、燃料の質が厳しく管理されたものに対して塩素分が大きな影響を与えることに鑑みると、廃棄物を加熱処理し、その加熱処理過程で生じた熱分解ガス及び炭化物を事業用ボイラで適正に燃焼させるには、バーナーの作動不良やボイラチューブの腐食を避けるために、石炭との混合比で廃棄物（熱分解ガス及び炭化物）をわずかに１％程度燃焼させ、全体に占める塩素分の割合を微少として対応せざるを得ない。その結果、単位時間あたりの廃棄物処理量が少なくなり、前記したゴミのエネルギ利用効率の向上を達成することができない。
【０００８】しかも、事業用ボイラでの燃焼後の排ガス中に塩素分が含まれるため、排ガス規制を満足するために排ガス処理施設に塩素除去機能を付加する必要が生じる。しかし、排ガス中に少量含まれる塩素分を除去するために、大型の排ガス処理施設に塩素除去機能を付加するのでは、コストの面で好ましくない。また、石炭焚きボイラの排ガス処理過程で生じたダストは、石炭のみを燃焼して得られることを前提として再利用可能であるのに対し、排ガス中に多くの塩素分が含まれていたのではダストから塩素分を除去する工程等が必要になるなど、ダストの再利用価値を低下させることになる。
【０００９】本発明は、以上の課題を解決するものであり、廃棄物を炭化させる工程で生じる炭化物を石炭ガス化設備で燃焼するとともに、同じく廃棄物を炭化させる工程で生じる熱分解ガスから塩素分を除去しこれを石炭ガス化設備に付設の排熱回収ボイラで燃焼させることで、石炭ガス化設備や排熱回収ボイラに投入される塩素分の量を減少させ、これにより単位時間あたりの廃棄物の処理量を増加させ、ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、廃棄物を炭化してその炭化物を石炭と混合しこれを火力発電装置で燃焼することにより廃棄物を処理する方法であって、火力発電装置として、発電用のガスタービンを駆動するための可燃性ガスを生成する石炭ガス化設備と、ガスタービンからの可燃性ガスを用いて発電用の蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生する排熱回収ボイラとを備えるものを用い、廃棄物を熱分解炉で加熱することにより塩素を含んだ熱分解ガスと炭化物とに熱分解させる熱分解工程と、熱分解工程で生じた炭化物を石炭ガス化設備への石炭と混合する混合工程と、熱分解ガス中から少なくとも塩素分を除去して脱塩素化熱分解ガスを生成する塩素除去工程と、脱塩素化熱分解ガスを燃焼して排熱回収ボイラの熱源とする燃焼工程とを備える技術が採用される。この廃棄物処理方法では、炭化物を石炭ガス化設備で燃焼するとともに、熱分解ガスから塩素分を除去しこれを排熱回収ボイラで燃焼してその熱源としているため、熱分解ガス中に含まれる有機系塩素が石炭ガス化設備や排熱回収ボイラに投入されず、その分だけ多くの炭化物を石炭ガス化設備で燃焼させることができ、これにより単位時間あたりの廃棄物の処理量を増加させ、ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることが可能となる。さらに、熱分解ガス中の塩素分は塩素除去工程で除去されるため、廃棄物に含まれていた塩素分の少なくとも一部が効率よく除去されることになる。
【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１の廃棄物処理方法において、塩素除去工程に先だって、熱分解ガス中に混入している炭化物を取り除く技術が適用される。この廃棄物処理方法では、熱分解ガス中に混入している微粉状の炭化物を分離してから塩素分を除去するため、塩素除去工程を行うに際して炭化物が影響を与えることを回避し、安定して塩素除去を実施するとともに、集じん器等への悪影響を軽減することが可能となる。
【００１２】請求項３に係る発明は、請求項２の廃棄物処理方法において、熱分解ガス中から取り除かれた炭化物を石炭ガス化設備への石炭と混合する技術が適用される。この廃棄物処理方法では、熱分解ガスから取り除かれた微粉状の炭化物を石炭ガス化設備の燃料である石炭と混合させるため、熱分解炉で生成された炭化物を効率よく燃料として用いることができ、より一層ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることが可能となる。
【００１３】請求項４に係る発明は、請求項１、２または３の廃棄物処理方法において、熱分解ガス及び脱塩素化熱分解ガスのうち少なくとも一方の一部を燃焼してその燃焼ガスを熱分解炉の熱源とする技術が適用される。この廃棄物処理方法では、熱分解ガス及び脱塩素化熱分解ガスの一方を燃焼してその燃焼ガスを熱分解炉の熱源とするため、熱分解炉専用の熱源の省略もしくは縮小を可能とし、低コストで効率よく熱分解炉を加熱することが可能となる。なお、脱塩素化熱分解ガスの燃焼ガスを用いるときは、燃焼ガスに塩素分が含まれていないため、熱分解炉の腐食等を容易かつ確実に回避することが可能となる。
【００１４】請求項５に係る発明は、請求項４の廃棄物処理方法において、燃焼ガスを、火力発電装置に備える排ガス処理装置で処理する技術が適用される。この廃棄物処理方法では、燃焼ガスを排ガス処理装置で処理するため、熱分解炉から排出された燃焼ガスを効率よく処理することが可能となる。特に、脱塩素化熱分解ガスの燃焼ガスでは、燃焼ガス中に塩素分を含んでいないため、排熱回収ボイラに付設される通常の排ガス処理装置をそのまま燃焼ガスの処理に用いることが可能となる。
【００１５】請求項６に係る発明は、請求項１、２、３、４または５記載の廃棄物処理方法において、塩素除去工程では、熱分解ガス中に消石灰を加えて塩素分を除去する技術が適用される。この廃棄物処理方法では、熱分解ガス中に消石灰を加えることにより熱分解ガス中の有機系塩素（塩化水素）と消石灰（水酸化カルシウム）とを反応させ、その反応物を除去することにより効率よく熱分解ガスから塩素分を除去することが可能となる。
【００１６】請求項７に係る発明は、廃棄物を炭化してその炭化物を石炭と混合しこれを火力発電装置で燃焼することにより廃棄物を処理するシステムであって、火力発電装置は、発電用のガスタービンを駆動するための可燃性ガスを生成する石炭ガス化設備と、ガスタービンからの可燃性ガスを用いて発電用の蒸気タービンを駆動するための蒸気を発生する排熱回収ボイラとを備え、廃棄物を加熱することにより塩素を含んだ熱分解ガスと炭化物とに熱分解させる熱分解炉と、熱分解炉で生じた炭化物を石炭ガス化設備への石炭と混合するための主搬送経路と、熱分解ガス中から少なくとも塩素分を除去して脱塩素化熱分解ガスを生成する塩素除去装置と、脱塩素化熱分解ガスを燃焼して排熱回収ボイラの熱源とする熱源装置とを備える技術が適用される。この廃棄物処理システムでは、炭化物を石炭ガス化設備で燃焼するとともに、熱分解炉より排出された熱分解ガスから塩素分を除去して脱塩素化熱分解ガスを生成し、これを排熱回収ボイラで燃焼してその熱源とするため、熱分解ガス中に含まれる有機系塩素が石炭ガス化設備や排熱回収ボイラに投入されず、その分だけ多くの炭化物を石炭ガス化設備で燃焼させることができ、これにより単位時間あたりの廃棄物の処理量を増加させ、ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることが可能となる。さらに、熱分解ガス中の塩素分は塩素除去工程で除去されるため、廃棄物に含まれていた塩素分の少なくとも一部が効率よく除去されることになる。
【００１７】請求項８に係る発明は、請求項７の廃棄物処理システムにおいて、熱分解ガスが塩素除去装置に送られる前に、熱分解ガス中に混入している炭化物を取り除くガス処理装置を備える技術が適用される。この廃棄物処理システムでは、塩素除去装置に送られる前の熱分解ガス中に混入している微粉状の炭化物をガス処理装置によって取り除くため、塩素除去装置において熱分解ガスの脱塩素処理に炭化物が影響を与えることを回避し、安定した塩素除去を実施するとともに、集じん器等への悪影響を軽減することが可能となる。
【００１８】請求項９に係る発明は、請求項８の廃棄物処理システムにおいて、ガス処理装置で取り除かれた炭化物を石炭と混合するための副搬送経路を備える技術が適用される。この廃棄物処理システムでは、ガス処理装置で取り除かれた微粉状の炭化物を、副搬送経路を介して石炭ガス化設備の燃料である石炭と混合させるため、生成された炭化物を効率よく燃料として用いることができ、より一層ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることが可能となる。
【００１９】請求項１０に係る発明は、請求項７、８または９の廃棄物処理システムにおいて、熱分解ガス及び脱塩素化熱分解ガスのうち少なくとも一方の一部を燃焼してその燃焼ガスを熱分解炉の熱源とする燃焼装置を備える技術が適用される。この廃棄物処理システムでは、熱分解ガス及び脱塩素化熱分解ガスの一方を燃焼装置で燃焼してその燃焼ガスを熱分解炉の熱源とするため、熱分解炉専用の熱源の省略もしくは縮小を可能とし、低コストで効率よく熱分解炉を加熱することが可能となる。なお、脱塩素化熱分解ガスを燃焼装置で燃焼するときは、燃焼装置の腐食等を回避するとともに、燃焼ガスにも塩素分が含まれていないため、熱分解炉の腐食等を容易かつ確実に回避することが可能となる。
【００２０】請求項１１に係る発明は、請求項１０の廃棄物処理システムにおいて、熱分解炉から排出された燃焼ガスを、火力発電装置に備える排ガス処理装置へ送り込む排ガス搬送経路を備える技術が適用される。この廃棄物処理システムでは、火力発電装置の排熱回収ボイラに付設された排ガス処理装置を用いて、燃焼装置で発生した燃焼ガスを処理するため、この燃焼ガスを効率よく処理することが可能となる。特に、脱塩素化熱分解ガスの燃焼ガスでは、燃焼ガス中に塩素分を含んでいないため、排熱回収ボイラに付設される通常の排ガス処理装置をそのまま燃焼ガスの処理に用いることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１～図４を参照して説明する。図１に示す廃棄物処理システムは、紙類，廃プラスチックなどの都市ゴミや、わら，木材チップ，廃パルプなどのバイオマス系の産業廃棄物（本明細書中での廃棄物）を火力発電装置Ｘの石炭ガス化設備１で燃焼させるものである。図１では、廃棄物処理のフロー図を示しており、実線矢印は固形物や液体の流れ、点線（一点鎖線及び二点鎖線を含む）矢印は気体の流れを表している。図１に示す火力発電装置Ｘは、いわゆる石炭ガス化複合発電施設であり、ミル２，石炭ガス化設備１，ガス精製装置３，発電用のガスタービン４，発電機５，コンプレッサ６，空気分離装置７，排熱回収ボイラ８，発電用の蒸気タービン９，復水器１０，排ガス処理装置１１によって概略構成されている。
【００２２】先ず、燃料である石炭Ｃは、湿式のミル２で微粉状に粉砕され（ただし、ミル２の設置は任意である。）、石炭ガス化設備１のガス化炉（図示せず）に投入される。そして、石炭ガス化設備１において石炭Ｃをガス化させるものであり、石炭Ｃとして低品位炭から無煙炭までを同一炉でガス化することができる。
【００２３】ところで、石炭Ｃのガス化は、石炭Ｃと、その石炭Ｃが完全燃焼するのに必要な酸素量の約半分をガス化炉に供給することにより、石炭Ｃを部分燃焼させて一酸化炭素や水素を主成分とする可燃性ガスＦを生成するプロセスである。このとき、石炭Ｃに水を入れて燃料スラリを形成することにより、スラリ中の水が炭素と反応して水性ガス化反応を起こし、ガス化を促進することが可能である。なお、石炭ガス化設備で生じた灰は、ガラス状のスラグとして排出される。
【００２４】石炭ガス化設備１で生成された高温・高圧の可燃性ガスＦは、ガス精製装置３に送られる。ガス精製装置３は、脱硫塔などの硫黄分を回収するための脱硫装置や、フィルタなどの脱じん装置などを備え、可燃性ガスＦを高温乾式処理するものである。なお、このガス精製装置３では、脱じん装置により可燃性ガスＦから除去された異物はダストとして排出処理する。
【００２５】ガス精製装置３によって精製された可燃性ガスＦは、高温・高圧のままガスタービン４へ供給される。ガスタービン４は、その回転軸４ａが発電機５に接続されており、可燃性ガスＦの圧力を受けて回転することにより回転軸４ａを介して発電機５を駆動し、発電を実施する。同時に、ガスタービン４の回転軸４ａに配置されたコンプレッサ６を駆動して空気を圧縮して空気分離装置７に送っている。空気分離装置７は、石炭ガス化設備１において石炭を部分燃焼させるための酸素を生成するものであり、精留塔を用いて圧縮空気を酸素と窒素とに分離する高圧深冷分離法が適用され、生成された酸素を石炭ガス化設備１のガス化炉に供給する。
【００２６】ガスタービン４を駆動した後の可燃性ガスＦは、排熱回収ボイラ８に送られてバーナ等で燃焼され排熱回収ボイラ８の熱源として使用される。排熱回収ボイラ８で生じた蒸気は、ガスタービン４の回転軸４ａに配置された蒸気タービン９に送られてこれを回転させる。従って、蒸気タービン９が回転することにより回転軸４ａを介して発電機５を駆動し、発電を実施する。
【００２７】蒸気タービン９を駆動した後の蒸気は、復水器１０で冷却水と熱交換されて腹水となって排熱回収ボイラ８に戻される。また、復水器１０で冷却された腹水の一部は、石炭ガス化設備１に送られ、この石炭ガス化設備１（ガス化炉）を熱源として利用することにより蒸気とし、この蒸気を蒸気タービン９へ送るようにしている。
【００２８】このように、火力発電装置Ｘは、可燃性ガスＦの圧力によるガスタービン４の回転と、蒸気による蒸気タービン９の回転とによって発電機５で発電するものであり、ガスタービン４を駆動した可燃性ガスＦの燃焼及び石炭ガス化設備１のガス化炉の熱によって得られた蒸気でさらに蒸気タービン９を駆動するため、熱効率が高く、ひいては高効率で発電することができる。
【００２９】排熱回収ボイラ８から排出された排ガスは排ガス処理装置１１によって処理されてから大気に放出される。排ガス処理装置１１は、排ガス処理装置１１は、例えばガス冷塔，サイクロンなどの集じん器，乾式アンモニア接触還元法を採用する脱硝装置，高温乾式や湿式による石灰石石膏法を採用する脱硫装置などにより構成される。この排ガス処理装置１１によって分離されたダスト（石炭灰）は各種再利用される。
【００３０】次に、前記した火力発電装置Ｘを用いて廃棄物を処理するシステムについて説明する。廃棄物Ｈは、先ず破砕機１２に投入されて破砕される。このとき、廃棄物は、後述する熱分解炉１４での熱効率をあげるためにおよそ１５０ｍｍ以下に破砕される。そして、破砕された廃棄物Ｈは、乾燥機１３に投入されて効率よく乾燥（水分を除去）されてから熱分解炉１４に送られる。
【００３１】通常、廃棄物Ｈには水分を約３０％～６０％ほど含んでいると考えられ、水分による熱分解効率の低下を防止するためにも乾燥機１３により短時間で廃棄物Ｈから水分を除去することが好ましい。ただし、比較的水分含有量の少ない廃棄物Ｈを処理するのであれば、自然乾燥もしくはそのまま熱分解炉１４への投入が可能であり、本システムにおいて破砕された廃棄物Ｈを乾燥機１３により乾燥させるか否かは任意である。
【００３２】図２は、熱分解炉１４の一例を示す模式図であり、外熱式ロータリキルンを示している。この熱分解炉１４は、回転可能に軸支された外筒１４１と、外筒１４１内に所定の隙間１４２を隔てて設置された内筒１４３と、内筒１４３へ破砕された廃棄物Ｈを投入するための投入口１４４と、内筒１４３内で熱分解された熱分解ガス及び炭化物を排出するための排出部１４５と、外筒１４１の一端から燃焼ガスを隙間１４２へ流入させる流入口１４６と、隙間１４２を通った燃焼ガスを外筒１４１の他端からから排出する排出口１４７とで概略構成されている。なお、外筒１４１及び内筒１４３は、外筒１４１の外周面に設けられた歯車１４８が不図示の駆動源（モータ等）からの駆動力を受けて所定速度で回転する。
【００３３】そして、この熱分解炉１４は、内筒１４３内を大気と遮断すなわち内筒１４３内を無酸素または酸素不足雰囲気に設定した状態で、隙間１４２内に燃焼ガスが供給されることにより、内筒１４３内に投入された廃棄物Ｈを間接加熱する。廃棄物Ｈの加熱中は外筒１４１が回転しており、この回転によって内筒１４３内の廃棄物Ｈは加熱されながら内筒１４３内を転動するため、加熱ムラが生じるのを回避し、さらに転動による衝撃でより一層破砕される。
【００３４】なお、熱分解炉１４としては、図２に示すような外熱式ロータリキルンに限定するものではなく、無酸素または酸素不足雰囲気において廃棄物Ｈを加熱できる各種のものが適用できる。例えば、筒状体の内側空間に複数のパイプを配置してこれに燃焼ガスを流すことにより筒状体内部を加熱するタイプなどいわゆる連続処理式タイプや、燃焼炉を用いて所定量の廃棄物づつ加熱するいわゆるバッチ式タイプのものであってもよい。
【００３５】廃棄物Ｈは、無酸素または酸素不足雰囲気で加熱されることにより、可燃性の熱分解ガスＳとチャー（炭化物）Ｔとに熱分解されて排出部１４５からそれぞれ取り出される（熱分解工程）。なお、廃棄物Ｈ中には、塩化ビニル等の有機系塩素と、塩化ナトリウム等の無機系塩素とがおよそ半々の割合で存在することを前記した。そして、有機系塩素のうち８０～９０％は塩化水素として熱分解ガスＳに含まれ、一方有機系塩素の残り及び無機系塩素は、加熱処理後も分解せずにチャーＴの中に大部分が残った状態となっている。
【００３６】図１に戻り、熱分解炉１４から排出されたチャーＴは、選別装置１５に送られる。選別装置１５は、廃棄物Ｈに混入しているアルミ缶や鉄缶，ガレキ，金属線などの不燃物をチャーＴから取り除くものである。選別装置１５の構成としては、例えば所定の隙間を持つ選別部分の上にチャーＴを供給し、熱分解によって炭化したチャーＴを隙間から下方に落とす一方、アルミ缶等の不燃物を隙間上に貯留させる構成のものが採用される。さらに、選別装置１５においては、除去された不燃物を有価金属ごとに選別させることも可能である。ただし、選別装置１５は必ずしも必要ではなく、廃棄物Ｈ中に不燃物がないことが明らかな場合などでは不要である。
【００３７】選別装置１５によって不燃物が除去されたチャーＴは主搬送経路１６を介して貯留槽Ｗに送られ、ここから所定量づつ取り出されて火力発電装置Ｘ（石炭ガス化設備１）の燃料である石炭Ｃに混入されて石炭ガス化設備１で燃焼される（混合工程）。ただし、チャーＴを貯留槽Ｗで貯留するか否かは任意であり、例えば選別装置１５を経たチャーＴをそのまま石炭Ｃに混入させることも可能である。また、チャーＴが既に微粉状であれば石炭Ｃとともにミル２で粉砕する必要はなく、例えばミル２の下流側においてチャーＴを石炭Ｃに混入させるようにしてもよい。
【００３８】ここで、前記のとおりチャーＴには無機系塩素の大部分が残っているので石炭Ｃと多量に混合させることはできない。しかし、後述するが、熱分解ガスＳはチャーＴと異なるルートで処理され、塩素分を除去してから排熱回収ボイラ８で燃焼させるため、石炭ガス化設備１や排熱回収ボイラ８に投入可能な塩素量が決められているとすれば、有機系塩素を８０～９０％有する熱分解ガスＳから塩素分を除去した分だけ多くの（およそ２倍の）チャーＴを石炭Ｃに混合でき、その結果単位時間あたりの廃棄物Ｈの処理量がおよそ２倍となる。
【００３９】また、石炭ガス化設備１だけでなく、ガス精製装置３，ガスタービン４なども塩素による腐食等の影響を受けるが、前記のように、およそ２倍のチャーＴを石炭Ｃに混合したところで熱分解ガスＳから有機系塩素の大部分が除去されているため、これらへの塩素分による腐食等の悪影響が大きくなることはない。さらに、排ガス処理装置１１から取り出されるダストについては、全体に占める塩素が微少であることからその後の処理にほとんど影響を与えない。従って、廃棄物を焼却炉で焼却したときに生じる灰の処理にコストがかかっていたことと比較して既存のダスト処理施設をそのまま利用することができ、コストを削減することができる。
【００４０】続いて、熱分解炉１４から排出された熱分解ガスＳは、ガス処理装置１７に送られる。ガス処理装置１７は、熱分解ガスＳ中に混入している微粉状のチャーＴ１を除去するための集じん器（例えばサイクロンなど）を備えている。さらに、ガス処理装置１７として、熱分解ガスＳ及びその油成分を分離除去する機能などを付加することも可能である。なお、分離された油成分は、バーナ等の各種燃料として用いられる。
【００４１】なお、ガス処理装置１７は、廃棄物Ｈの質変動による下流装置の影響をやわらげるバッファ的な役割を持つ。また、ガス処理装置１７で取り出されたチャーＴ１を、選別装置１５からのチャーＴと同様に貯留槽Ｗに送り、ここから火力発電装置Ｘの石炭Ｃに混入させるための副搬送経路１８が設けられている。チャーＴ１は実質的にチャーＴと同じものであり、石炭Ｃに混入可能である点はチャーＴと同様である。ただし、ガス処理装置１７及び副搬送通路１８の設置は任意であり、下流の塩素除去装置１９が微粉状のチャーＴ１の混入や廃棄物Ｈの質変動を許容できるものであれば、必ずしも必要ではない。また、チャーＴ１を貯留槽Ｗに溜めずにそのまま石炭Ｃに混入可能な点もチャーＴと同様である。
【００４２】ガス処理装置１７で処理された熱分解ガスＳは、塩素除去装置１９に送られる。塩素除去装置１９は、熱分解ガスＳに含んでいる有機系塩素を除去することにより脱塩素化熱分解ガスＤを生成するものであり（塩素除去工程）、消石灰投入装置２０や、サイクロンなどの集じん器２１、ガス冷塔（図示せず）などを備え、消石灰投入装置２０で熱分解ガスＳに消石灰を加えることにより塩素分を塩化カルシウムとし、これを下流の集じん器２１で捕集して熱分解ガスＳから塩素分を除去し、脱塩素化熱分解ガスＤを生成する。ただし、塩素除去装置１９は、これに限定するものではなく、熱分解ガスＳから塩素分を除去できる各種の装置が適用される。
【００４３】塩素除去装置１９で生成された脱塩素化熱分解ガスＤは、熱源装置２２に送られて燃焼され排熱回収ボイラ８の熱源として使用される（燃焼工程）。熱源装置２２は、排熱回収ボイラ８に設けられるバーナ等であって、このバーナ等で脱塩素化熱分解ガスＤを燃焼して排熱回収ボイラ１の熱源の一部としている。排熱回収ボイラ８は、そもそも可燃性ガスＦを燃焼することで熱源としているが、熱源装置２２が熱量の一部を負担するため、その分だけ可燃性ガスＦの投入量を減少でき、ひいては石炭ガス化設備１への石炭Ｃの投入量を減少することができ、これによりゴミのエネルギ利用効率の向上が図られる。
【００４４】脱塩素化熱分解ガスＤは、有機系塩素が除去されているため、これを燃焼して排熱回収ボイラ８の熱源としても排熱回収ボイラ８に投入される塩素分がほとんど増加せず、ボイラーチューブの腐食等の影響も少ない。さらに、排熱回収ボイラ８から排出される排ガスについても塩素分の増加が微少であり、この排ガスを既設の排ガス処理装置１１でそのまま処理することができる。なお、この脱塩素化熱分解ガスＤを火力発電装置Ｘ内において、排熱回収ボイラ８以外の例えば石炭ガス化設備１の熱源として用いることも可能である。
【００４５】また、脱塩素化熱分解ガスＤの一部は、燃焼装置２３に送られて燃焼され燃焼ガス（熱風）Ｇを生成する。燃焼装置２３は、脱塩素化熱分解ガスＤを燃焼するためのバーナを備え、この燃焼ガスＧを熱分解炉１４に供給して廃棄物Ｈを加熱するための熱源としている。すなわち、燃焼ガスＧは、図２に示す外熱式ロータリキルンにおいて、流入口１４６から隙間１４２を通り排出口１４７から排出されるといった経路を流れており、隙間１４２を通る間に内筒１４３内を加熱するものである。
【００４６】なお、熱源装置２２及び燃焼装置２３への脱塩素化熱分解ガスＤの分配態様としては、第１態様として、排熱回収ボイラ８の熱源として必要な分だけ熱源装置２２に供給して残りを燃焼装置２３に供給する方法と、第２態様として、熱分解炉１４の熱源として必要な分だけ燃焼装置２３に供給して残りを熱源装置２２に供給する方法とがある。ただし、前者の第１態様では、熱分解炉１４の熱源として必要な量だけ脱塩素化熱分解ガスＤが供給されない場合がり、この場合は足りない分だけ他の燃焼装置から熱分解炉１４へ燃焼ガス等を補充する。
【００４７】なお、脱塩素化熱分解ガスＤの一部を燃焼して熱分解炉１４に供給するか否かは任意であり、脱塩素化熱分解ガスＤの全てを熱源装置２２に供給するようにしてもよい。また、熱分解炉１４から排出された燃焼ガスＧは、乾燥機１３や他の補器などの熱源が必要な装置の熱源として用いられる。これにより乾燥機１３等の装置の熱源が不要となり、システムのコストを低減できる。ただし、燃焼ガスＧを乾燥機１３等の熱源として用いるか否かは任意であり、乾燥機１３等を迂回して下流で合流させることも可能である。
【００４８】熱分解炉１４から排出された燃焼ガスＧは、排ガス搬送経路２４を介して火力発電装置Ｘの排ガス処理装置１１に送られる。燃焼ガスＧは、熱分解ガスＳから有機系塩素が除去された脱塩素化熱分解ガスＤを燃焼して得られるものであり、塩素分の含有量が微少である。従って、火力発電装置Ｘの排ガス処理装置１１により燃焼ガスＧを処理することができ、排ガス規制等に適合するように脱硝装置や脱硫装置などで処理されてから大気中に放出される。ただし、燃焼ガスＧを火力発電装置Ｘの排ガス処理装置１１で量的または質的に処理できない場合には、補助的に排ガス処理装置２５を設置してもよい。
【００４９】図３は、本発明に係る廃棄物処理システムの他の実施形態を示すフロー図である。なお、図１と同一の符号を付したものは図１で説明したものと同一であるため説明を省略する。図１と図３との大きな相違は、図１が脱塩素化熱分解ガスＤを燃焼装置２３に供給するのに対し、図３がガス処理装置１７で処理された熱分解ガスＳを燃焼装置２３に供給する点にある。すなわち、燃焼装置２３には、塩素分が除去されていない熱分解ガスＳが供給され、これを燃焼して燃焼ガスＧ１を生成して熱分解炉１４の熱源としている。
【００５０】ただし、燃焼ガスＧ１は、有機系塩素の８０～９０％を含んでいるため、そのままでは脱塩素機能のない排ガス処理装置１１に送り込むことができない。従って、燃焼ガスＧ１を塩素除去装置２６により塩素を除去してから大気に放出している。塩素除去装置２６は、基本的には塩素除去装置１９と同様の構成が採用され、消石灰投入装置２７や、サイクロンなどの集じん器２８、ガス冷塔（図示せず）などを備え、消石灰投入装置２７で燃焼ガスＧ１に消石灰を加えることにより塩素分を塩化カルシウムとし、これを下流の集じん器２８で捕集して燃焼ガスＧ１から塩素分を除去する。
【００５１】ただし、塩素除去装置２６は、これに限定するものではなく、燃焼ガスＧ１から塩素分を除去できる各種の装置が適用される。なお、塩素除去装置２６により塩素分が除去された燃焼ガスＧ１は、排ガス規制等に適合するように脱硝装置２９などで処理されてから大気中に放出される。また、塩素除去装置２６により塩素分が除去された燃焼ガスＧ１を火力発電装置Ｘの排ガス処理装置１１に送るようにしてもよい。
【００５２】図３に示すものでは、システム全体として塩素除去装置が２基（１９と２６）必要となるが、それぞれが負担する塩素除去量が図１に示すものと比較して少ないので、各塩素除去装置１９及び２６の塩素除去能力を下げることができ、各塩素除去装置１９及び２６を小型化することが可能となる。
【００５３】また、燃焼装置２３で塩素分（有機系塩素）を含んだ熱分解ガスＳを燃焼することから、燃焼後に有機系塩素が塩化水素となり、燃焼ガスＧ１は塩化水素を含んだ状態となっており、この状態のまま熱分解炉１４に供給したのでは熱分解炉１４の腐食など劣化の原因となる。従って、燃焼装置２３の下流側に熱交換器（図示せず）を設置し、燃焼ガスＧ１と流体（例えば空気やオイルなど）とを熱交換器で熱交換し、加熱流体を熱分解炉１４に供給してもよい。これにより熱分解炉１４は塩素分による影響を受けないようにすることができる。さらに、流体としてオイルを用いる場合は、熱交換器により加熱されたオイルを熱分解炉１４へ供給し、また熱分解炉１４から排出されたオイルを熱交換器へ送って再度燃焼ガスＧ１と熱交換して熱分解炉１４へ送るといった循環経路を形成してもよい。
【００５４】図４は、本発明に係る廃棄物処理システムの他の実施形態を示すフロー図である。なお、図１及び図３と同一の符号を付したものは図１及び図３で説明したものと同一であるため説明を省略する。図３と図４との相違は、図３がガス処理装置１７で処理された熱分解ガスＳを燃焼装置２３に供給するのに対し、図４が熱分解炉１４で生じた熱分解ガスＳをそのまま燃焼装置２３に供給する点にある。すなわち、燃焼装置２３には、微粉状の炭化物等を含んだ状態の熱分解ガスＳが供給され、これを燃焼して燃焼ガスＧ１を生成して熱分解炉１４の熱源としている。
【００５５】図４に示すものは、熱分解ガスＳに微粉状のチャーＴ１が混入した状態や、廃棄物Ｈの質変動が生じたときでも許容できるタイプの燃焼装置２３が用いられる場合に採用され、これによりガス処理装置１７により処理する熱分解ガスＳの量を減少させることができるため、ガス処理装置１７の負担を軽減することができる。また、図３に示すものと同様に、燃焼装置２３の下流側に熱交換器を設置することや、集じん器２８から排出された燃焼ガスＧ１を火力発電装置Ｘの排ガス処理装置１１に送ることは可能である。
【００５６】なお、前記実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る廃棄物処理方法は、炭化物を石炭ガス化設備で燃焼するとともに、熱分解ガスから塩素分を除去しこれを排熱回収ボイラで燃焼してその熱源としているため、熱分解ガス中に含まれる有機系塩素が石炭ガス化設備や排熱回収ボイラに投入されず、その分だけ多くの炭化物を石炭ガス化設備で燃焼させることができ、これにより単位時間あたりの廃棄物の処理量を増加させ、ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることができる。また、熱分解ガスガスを燃焼して排熱回収ボイラの熱源とするため、排熱回収ボイラを加熱するためのコストを削減でき、より安価に廃棄物を処理することができる。さらに、熱分解ガス中の塩素分は塩素除去工程で除去されるため、廃棄物に含まれていた塩素分の少なくとも一部が効率よく除去されることになる。
【００５８】請求項２に係る廃棄物処理方法は、熱分解ガス中に混入している微粉状の炭化物を分離してから塩素分を除去するため、塩素除去工程を行うに際して炭化物が影響を与えることを回避し、安定して塩素除去を実施するとともに、集じん器等への悪影響を軽減することができる。
【００５９】請求項３に係る廃棄物処理方法は、熱分解ガスから取り除かれた微粉状の炭化物を石炭ガス化設備の燃料である石炭と混合させるため、熱分解炉で生成された炭化物を効率よく燃料として用いることができ、より一層ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることができる。
【００６０】請求項４に係る廃棄物処理方法は、熱分解ガス及び脱塩素化熱分解ガスの一方を燃焼してその燃焼ガスを熱分解炉の熱源とするため、熱分解炉専用の熱源の省略もしくは縮小を可能とし、低コストで効率よく熱分解炉を加熱することができる。なお、脱塩素化熱分解ガスの燃焼ガスを用いるときは、燃焼ガスに塩素分が含まれていないため、熱分解炉の腐食等を容易かつ確実に回避することができる。
【００６１】請求項５に係る廃棄物処理方法は、燃焼ガスを火力発電装置に備える排ガス処理装置で処理するため、熱分解炉から排出された燃焼ガスを効率よく処理することができる。特に、脱塩素化熱分解ガスの燃焼ガスでは、燃焼ガス中に塩素分を含んでいないため、排熱回収ボイラに付設される通常の排ガス処理装置をそのまま燃焼ガスの処理に用いることができる。
【００６２】請求項６に係る廃棄物処理方法は、熱分解ガス中に消石灰を加えることにより熱分解ガス中の有機系塩素（塩化水素）と消石灰（水酸化カルシウム）とを反応させ、その反応物を除去することにより効率よく熱分解ガスから塩素分を除去することができる。
【００６３】請求項７に係る廃棄物処理システムは、炭化物を石炭ガス化設備で燃焼するとともに、熱分解炉より排出された熱分解ガスから塩素分を除去して脱塩素化熱分解ガスを生成し、これを排熱回収ボイラで燃焼してその熱源とするため、熱分解ガス中に含まれる有機系塩素が石炭ガス化設備や排熱回収ボイラに投入されず、その分だけ多くの炭化物を石炭ガス化設備で燃焼させることができ、これにより単位時間あたりの廃棄物の処理量を増加させ、ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることができる。また、熱分解ガスを燃焼して排熱回収ボイラの熱源とするため、排熱回収ボイラを加熱するためのコストを削減でき、より安価に廃棄物を処理することができる。さらに、熱分解ガス中の塩素分は塩素除去工程で除去されるため、廃棄物に含まれていた塩素分の少なくとも一部が効率よく除去されることになる。
【００６４】請求項８に係る廃棄物処理システムは、塩素除去装置に送られる前の熱分解ガス中に混入している微粉状の炭化物をガス処理装置によって取り除くため、塩素除去装置において熱分解ガスの脱塩素処理に炭化物が影響を与えることを回避し、安定した塩素除去を実施するとともに、集じん器等への悪影響を軽減することができる。
【００６５】請求項９に係る廃棄物処理システムは、ガス処理装置で取り除かれた微粉状の炭化物を、副搬送経路を介して石炭ガス化設備の燃料である石炭と混合させるため、生成された炭化物を効率よく燃料として用いることができ、より一層ゴミのエネルギ利用効率の向上を図ることができる。
【００６６】請求項１０に係る廃棄物処理システムは、熱分解ガス及び脱塩素化熱分解ガスの一方を燃焼装置で燃焼してその燃焼ガスを熱分解炉の熱源とするため、熱分解炉専用の熱源の省略もしくは縮小を可能とし、低コストで効率よく熱分解炉を加熱することができる。なお、脱塩素化熱分解ガスを燃焼装置で燃焼するときは、燃焼装置の腐食等を回避するとともに、燃焼ガスにも塩素分が含まれていないため、熱分解炉の腐食等を容易かつ確実に回避することができる。
【００６７】請求項１１に係る廃棄物処理システムは、火力発電装置の排熱回収ボイラに付設された排ガス処理装置を用いて、燃焼装置で発生した燃焼ガスを処理するため、この燃焼ガスを効率よく処理することができる。特に、脱塩素化熱分解ガスの燃焼ガスでは、燃焼ガス中に塩素分を含んでいないため、排熱回収ボイラに付設される通常の排ガス処理装置をそのまま燃焼ガスの処理に用いることができ、本システムの簡略化を図ることによりコストを低減することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００００９９【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
【出願日】	平成１１年３月３１日（１９９９．３．３１）
【代理人】	【識別番号】１０００６４９０８【弁理士】【氏名又は名称】志賀正武（外１名）
【公開番号】	特開２０００－２８３４３５（Ｐ２０００－２８３４３５Ａ）
【公開日】	平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【出願番号】	特願平１１－９４４１５