JP3990897B2 - Gas supply apparatus and gas supply method - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス供給装置及びガス供給方法に関し、特に、各種廃棄物や固体燃料等を熱分解して得られる可燃性ガスを、セメント焼成工程、高炉、ガラス製造工程等のガス利用装置における加熱燃料に利用するガス供給装置及びガス供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種廃棄物を加熱された流動媒体で熱分解させ、熱分解で得られた可燃性ガスを、例えば高炉、セメント焼成炉等に供給する、ガス化炉があった。ここで、流動媒体は廃棄物を部分燃焼して加熱される。そのようなガス化炉では、廃棄物に含まれる金属類等の不適物を、加熱流動媒体が形成する流動床により効率的に除去し、なおかつ部分燃焼で発生した燃焼ガスと熱分解で得られた可燃性ガス分を高炉やセメント焼成炉の燃料として利用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のガス化炉で得られるガスは、廃棄物の性状にもよるが、一般の化石燃料にくらべて単位質量あたりの発熱量が低いため、セメントキルン窯前における化石燃料バーナの代替としてこれを燃焼させようとしても、セメント焼成の最終工程として必要な１４００〜１５００℃の高温状態を得ることが困難なことがあり、また高炉でも発熱量が低い燃料は使用しにくく、そのような場合は、得られたガスの利用先が限られるという問題があった。
【０００４】
また、このようにして得られるガスは不要物を含んでおり、これを同伴するガスをそのまま例えばセメントキルン窯前において燃焼させた場合はセメント製品の品質に影響を及ぼしたり、またはバーナー等の機器に影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、被処理物中にガス利用にとって不適な物があっても、それに影響されず、ガス利用装置に用いるのに十分な高熱量を被処理物から得ることができ、また発生されるガス中の不要物がガス利用装置に悪影響を与えないガス供給装置及びガス供給方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための発明によるガス供給装置は、例えば図３に示すように、被処理物ａを熱分解して可燃性ガスｂとチャーｈ、ｆを生成するガス化室１と；ガス化室１で生成したチャー分ｈを燃焼して燃焼ガスｅを生成するチャー燃焼室２と；ガス化室１で生成した可燃性ガスｂをガス利用装置２０１に供給する第１のガス経路３０１−１、３０１−２と；第１のガス経路３０１−１、３０１−２に配置された不要物除去装置４０１（又は図４に示す４０４）と；チャー燃焼室２で生成した燃焼ガスｅを燃焼ガス排出部２０６に導く、第１のガス経路３０１−１、３０１−２とは別に設けられた第２のガス経路３０２とを備える。
【０００７】
燃焼ガス排出部は例えば煙突２０６であり、第１のガス経路３０１−１、３０１−２と第２のガス経路３０２とは少なくとも煙突２０６までは別系統の経路を構成し、それまでは混合することはない。さらに典型的には、第１のガス経路３０１−１、３０１−２を通して供給される可燃性ガスｂは、ガス利用装置２０１を出るまでは、第２のガス経路３０２を通して供給乃至は排出される燃焼ガスｅと混合することはない。
【０００８】
不要物除去装置の不要物とは、ガス利用装置において可燃性ガスに含まれていることがふさわしくないものをいう。例えば第１に、塩素、硫黄等のようにガス利用装置での製品回収に影響を与えるガス成分、いわば有害物質等の無用物である。第２に、灰分、チャー分等のように可燃性ガスｂに含まれていると、可燃性ガスｂの取り扱いが困難になるものである。典型的には固形分である。例えば、灰分、チャー分は、可燃性ガスｂに含まれていると、可燃性ガスｂを燃焼するバーナー部での閉塞トラブルなどが危惧されるが、ガス利用装置がセメントキルンである場合には、灰分もチャー分もセメント原料の一部として利用可能である。すなわち、「不要物」とは、可燃性ガスｂにとっての不要物であって、ガス利用装置における不要物という意味ではない。
【０００９】
ガス化室１とチャー燃焼室２とは、例えば図２に示すように、１枚の壁を隔てて隣接するようにして一体に形成されているのが好ましいが、例えば図６に示すように、それぞれガス化炉１’、チャー燃焼炉２’として、独立した炉として形成されていてもよい。被処理物は典型的には廃棄物（特に都市ごみや木材等のバイオマスのように低発熱量の廃棄物や塩素を含有する廃棄物）または石炭（特に泥炭等の低品位の石炭）等の固形燃料である。ガス化室（炉）では、典型的にはチャーの他に灰分も生成される。
【００１０】
ガス利用装置は典型的には高温の熱源を必要とする工業装置である。この工業装置は、典型的には素材製造装置であり、２０００℃以上の高温を必要とする銑鉄の製造装置（高炉）、あるいは１３００〜１６００℃の高温中で製造を行なうガラス製造装置、あるいは陶磁器、タイル、セラミックス、セメントなどの１２００〜１５００℃の温度を製造に要する焼成装置である。セメント焼成装置は、例えば図１のフローチャートに示すようなものである。
【００１１】
以下「燃料」の用語は、「廃棄物又は燃料」のように、廃棄物と区別して石炭等について用いる場合と、可燃物としての廃棄物も含めて燃料と呼ぶ場合がある。
【００１２】
このように構成すると、ガス化室で生成した可燃性ガスをガス利用装置に供給する第１のガス経路と、第１のガス経路に配置された不要物除去装置を備えるので、第１のガス経路で供給される可燃性ガスから不要物を除去することができる。また、チャー燃焼室で生成した燃焼ガスを燃焼ガス排出部に導く、第１のガス経路とは別に設けられた第２のガス経路を備えるので、可燃性ガスがガス利用装置で利用される前に、あるいはガス利用装置内で、燃焼ガスと可燃性ガスとが混合することがない。燃焼室で生成した燃焼ガスは、典型的には廃熱回収が可能な程度に高温である。
【００１３】
また上記目的を達成するために、本発明に係るガス供給装置は、例えば図２、図１に示すように、高温の流動媒体ｃ１を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物ａをガス化するガス化室１と；高温の流動媒体ｃ２を内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、ガス化室１でのガス化に伴い発生するチャーｈを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ流動媒体ｃ２を加熱するチャー燃焼室２と；ガス化室１で生成した可燃性ガスｂを１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置２０１に供給する第１のガス経路３０１−１、３０１−２と；第１のガス経路３０１−１、３０１−２に配置された不要物除去装置４０１（又は図４に示す４０４）と；チャー燃焼室２で生成した燃焼ガスｅを燃焼ガス排出部２０６に導く、第１のガス経路３０１−１、３０１−２とは別に設けられた第２のガス経路３０２とを備え；ガス化室１とチャー燃焼室２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように第１の仕切壁１５により仕切られ、第１の仕切壁１５の下部にはガス化室１とチャー燃焼室２とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口２５が形成され、連通口２５を通じて、チャー燃焼室２側からガス化室１側へチャー燃焼室２で加熱された流動媒体ｃ２を移動させるように構成される。
【００１４】
このように構成すると、流動媒体は典型的には循環するものであり、その循環によりチャー燃焼室で得られる高温の熱を熱分解ガス化の必要反応熱としてガス化室に供給する熱媒体として作用する。また、ガス化室で発生する未燃炭素（チャー）を燃焼室に供給するチャーの搬送媒体となるため、被処理物の処理が容易に行なえる。また、前記ガス化室で生成した可燃性ガスを１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置に供給する第１のガス経路を備えるので、廃棄物使用にあたって制約の大きい素材製造装置に廃棄物から生じた可燃性ガスの供給を効率的に行うことができる。
【００１５】
不要物除去装置が、固体粒子分離装置であるときは、分離装置４０１で分離された固体粒子ｆを、可燃性ガスｂとは別々に、素材製造装置２０１に供給する第３の経路３２１を備えるものとしてもよい。このときの固体粒子は典型的には灰分及び微粒チャー分である。
【００１６】
このように構成するときは、分離装置で分離された固体粒子を、可燃性ガスとは別々に、素材製造装置に供給する第３の経路を備えるので、分離された固体粒子を、可燃性ガスとは別々に、固体粒子を供給するのに適した箇所に供給することができる。
【００１７】
また、上記ガス供給装置では、チャー燃焼室２に接して設けられた熱回収室３を備え；チャー燃焼室２と熱回収室３との間には前記チャー燃焼室流動床の流動層部を仕切る第２の仕切壁１２が設けられ、第２の仕切壁１２の下部には開口部２２が形成され、チャー燃焼室２の流動媒体は第２の仕切壁１２の上部から熱回収室３に流入し、開口部２２を通じてチャー燃焼室２に戻る循環流が形成されるようにしてもよい。仕切壁の下部は典型的には炉床面近傍である。
【００１８】
このように構成すると、熱回収室を備えるので、チャー燃焼室で発生する熱を回収することができ、またガス化室で必要な熱量とチャー燃焼室で発生する熱量との差分をここで回収することにより、チャー燃焼室あるいはガス化室の層温を一定に保つ、即ち熱バランスをとるのに資することもできる。
【００１９】
また、上記ガス供給装置では、第２のガス経路３０２に配置された熱回収装置２０５を備えるようにしてもよい。熱回収装置は、典型的には廃熱ボイラであるが、あるいは空気予熱器を用いることにより、チャー燃焼室で用いる燃焼用空気を加熱する構成としてもよい。
【００２０】
このように構成すると、熱回収装置を備えるので、燃焼ガスの有する熱を回収して利用することができる。
【００２１】
また、本発明に係る素材製造システムは、例えば図１に示すように、上記ガス供給装置１０１と；ガス化室１で生成した可燃性ガスｂを導入し１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置２０２とを備える。このように構成すると、廃棄物使用にあたって制約の大きい素材製造装置にガス供給装置が廃棄物から生じた可燃性ガスの供給を効率的に行うことができ、廃棄物使用量を大幅に増大することができる素材製造システムとなる。
また、上記素材製造システムでは、素材製造装置２０１が、銑鉄製造装置、ガラス製造装置、焼成装置のうちのいずれかであってもよい。このように構成すると、より高温を生み出すポテンシャルを有している可燃性ガスを有効に利用することができる。
また、本発明に係る素材製造システムは、例えば図１に示すように、セメント材料ｍを導入する窯尻部２０３と導入したセメント材料を加熱して生成したクリンカｎを導出する窯前部２０２とを有するロータリーキルンを含むセメントキルン２０１と；素材製造装置がセメントキルン２０１である上記ガス供給装置１０１とを備え；ガス化室１で生成した可燃性ガスｂを窯前部２０２に導入するように第１のガス経路３０１−２が窯前部２０２に接続されている。このように構成すると、ガス体である可燃性ガスを窯前部に供給するので、廃棄物を直接固体状のまま窯前部に供給する場合に比べて、取り扱い並びに火炎形状の制御が楽である他、吹き込みのための破砕や不適物の除去が不要であるという利点を有する素材製造システムとなる。
また上記目的を達成するためのガス供給方法は、被処理物ａを熱分解して可燃性ガスｂとチャーｈを生成するガス化工程と；前記ガス化工程で生成されたチャー分ｈを燃焼して、前記ガス化工程における熱分解反応に必要な熱量を得るとともに、燃焼ガスｅを生成するチャー燃焼工程と；前記ガス化工程で生成した可燃性ガスｂをガス利用装置２０１に供給する可燃性ガス供給工程と；ガス利用装置２０１に供給する前に、可燃性ガスｂから不要物ｆ（図４の形態では塩素）を除去する不要物除去工程と；チャー燃焼室２で生成した燃焼ガスｅを可燃性ガスｂと混合することなく燃焼ガス排出部２０６に導く、燃焼ガス排出工程とを備えていてもよい。
【００２２】
前記ガス供給方法では、前記ガス化工程中の熱分解は、高温の流動媒体で形成される流動床で行なわれ、前記チャー燃焼工程は、前記得た熱量で前記流動媒体を前記ガス化工程で用いるために加熱する工程を含むようにするのが好ましい。
【００２３】
また前記ガス供給方法では、前記チャー燃焼工程で加熱された流動媒体から熱を回収する熱回収工程を備えるようにしてもよい。
【００２４】
また前記ガス供給方法では、不要物除去工程は、前記ガス化工程で生成した可燃性ガスｂと、可燃性ガスｂ中に同伴される固体粒子ｆとを、前記第１のガス供給工程の前に分離する分離工程であり；前記分離工程で分離された前記固体粒子ｆを、前記可燃性ガスｂとは別々に、ガス利用装置２０１に供給する固体粒子供給工程とを備えるようにしてもよい。ここでは、不要物とは可燃性ガスにとっての不要物であり、必ずしも無用物ではない。
【００２５】
また、不要物除去工程として、脱塩素処理する脱塩素処理工程を備えるようにしてもよい。さらに前記不要物除去工程で固体粒子ｆを分離された後の可燃性ガスｂを、さらに別の不要物除去工程として、前記第１のガス供給工程の前に脱塩素処理する脱塩素処理工程を備えるようにしてもよい。
【００２６】
また上記目的を達成するためのガス供給装置は、例えば図７に示すように、高温の流動媒体を内部で流動させ、第１の界面を有するガス化室流動床を形成し、前記ガス化室流動床内で被処理物をガス化するガス化室１と；高温の流動媒体を内部で流動させ、第２の界面を有するチャー燃焼室流動床を形成し、ガス化室１でのガス化に伴い発生するチャーを前記チャー燃焼室流動床内で燃焼させ前記流動媒体を加熱するチャー燃焼室２と；ガス化室１で生成した可燃性ガスをガス利用装置に供給する第１のガス経路と；チャー燃焼室２で生成した燃焼ガスを燃焼ガス排出部に導く、前記第１のガス経路とは別に設けられた第２のガス経路と；ガス化室１に付属する、前記可燃性ガス中に含まれる不要物を低減する不要物処理機構５０１、５０２（５０３）を備え；ガス化室１とチャー燃焼室２とは、前記それぞれの流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように第１の仕切壁により仕切られ、前記第１の仕切壁の下部には前記ガス化室と前記チャー燃焼室とを連通する連通口であって、該連通口の上端の高さは前記第１の界面および第２の界面以下である連通口が形成され、該連通口を通じて、前記チャー燃焼室側から前記ガス化室側へ前記チャー燃焼室で加熱された流動媒体を移動させるように構成されていてもよい。
【００２７】
不要物処理機構は、例えば高塩素含有物・低塩素含有物選別機、脱塩剤供給機である。
【００２８】
また上記目的を達成するために、請求項１に記載のガス供給方法は、被処理物を熱分解して可燃性ガスとチャーを生成するガス化工程と；前記ガス化工程で生成されたチャー分を燃焼して、前記ガス化工程における熱分解反応に必要な熱量を得るとともに、燃焼ガスを生成するチャー燃焼工程と；前記ガス化工程で生成した可燃性ガスを１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置に供給する可燃性ガス供給工程と；前記チャー燃焼工程で生成した燃焼ガスを前記可燃性ガスと混合することなく燃焼ガス排出部に導く、燃焼ガス排出工程とを備え；前記ガス化工程は、前記被処理物を熱分解する前に前記可燃性ガス中に含まれる得る不要物を低減する不要物処理工程を含み；前記不要物処理工程が、前記被処理物を、前記チャー燃焼工程に供する高塩素含有物と前記ガス化工程に供する低塩素含有物とに選別する選別工程である。
また、請求項２に記載のように、請求項１に記載のガス供給方法では、前記素材製造装置が、銑鉄製造装置、ガラス製造装置、焼成装置のうちのいずれかであってもよい。
また、請求項３に記載のように、請求項１に記載のガス供給方法では、前記素材製造装置が、セメント材料を導入する窯尻部と導入したセメント材料を加熱して生成したクリンカを導出する窯前部とを有するロータリーキルンを備えるセメントキルンで構成され；前記可燃性ガス供給工程が、前記ガス化工程で生成した可燃性ガスを前記窯前部に供給するように構成されていてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号または類似記号を付し、重複した説明は省略する。
【００３０】
図１は、本発明による第１の実施の形態として、統合型ガス化炉１０１及び不要物除去装置としてのサイクロン４０１を含むガス供給装置と、このガス供給装置で発生したガスを供給されるセメント焼成装置としてのキルン式セメント焼成炉２０１とを組み合わせたセメント焼成システムを示すフロー図である。このフロー図には、本実施の形態の特にガス化炉部分の基本的な構成を模式的に表現してある。サイクロンは灰分やチャーのような固形分を除去する固形分除去装置又は固形分をガス分から分離する固形分分離装置と呼ぶことができる。
【００３１】
図１に示した実施の形態は、被処理物としての廃棄物または固体燃料ａを統合型ガス化炉１０１において熱分解して得られる可燃性ガスｂから可燃性ガスｂにとって不要物であるチャー及び灰分ｆを可燃性ガスｂから除去することを特徴とするガス供給装置である。セメント焼成装置は、このガス供給装置からガスを供給される。この装置では、統合型ガス化炉１０１は、廃棄物または固体燃料ａを熱分解ガス化するガス化室１と、ガス化室１において生成したチャー分ｈを燃焼するチャー燃焼室２とを含んで構成され、ガス化室１において生成した可燃性ガス分ｂと、チャー燃焼室２において生成した燃焼ガス分ｅとを分離する。可燃性ガス分ｂは、不要物を除去した後にセメント焼成炉２０１に供給される。
【００３２】
なお、本実施の形態では、可燃ガスｂにとって不要物とされてサイクロン４０１で除去されたチャー及び灰分ｆ、特に灰分が、セメントの原料ｍと混合して利用される場合を示している。
【００３３】
ここで、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、互いの雰囲気が混合しないように仕切壁等により分離されているが、ガス化室１で得られる未燃炭素（チャー）をガス化室１より分離する機構と、ガス化室１で得られるチャー又は前記燃料とは別の燃料をチャー燃焼室２で燃焼したときに得られる燃焼熱をガス化室１に伝達する熱伝達手段があり、好ましくはガス化室１より分離したチャーを燃焼室２に搬送する搬送手段を有する。さらに好ましくは、前記ガス化室１からチャーを分離する機構と、前記チャー搬送機構と、前記燃焼熱の伝達手段は、流動媒体を用いて行なうものであり、さらに好ましくは、各室が一体に統合されている。
【００３４】
なお、図１に示した実施の形態では、ガス化炉として統合型の流動床ガス化炉１０１を用いた場合を示してある。これは、本発明の目的を達成する上では、ガス化炉の形態としてこの統合型ガス化炉１０１が最も適しているからである。したがって、以下特にことわらない限り、ガス化炉としては統合型ガス化炉１０１を用いた場合に限定して説明を行う。
【００３５】
また、本システムは廃棄物または固体燃料ａを流動床ガス化室１において熱分解して得られる可燃性ガスｂ及びチャー及び灰分ｆを使用するセメント焼成システムである。このガス化炉１０１は、統合型の流動床ガス化炉であり、室内がガス化室１とチャー燃焼室２に分割されており、ガス化室１とチャー燃焼室２は互いに流動層の炉床面近傍に設けられた連通口２５（図２参照）を除いて完全に仕切り壁で仕切られており、その連通口２５の上端の高さは流動層高以下である。このシステムでは、ガス化室１において生成した可燃性ガス分ｂと、チャー燃焼室２において生成した燃焼ガス分ｅとを分離して、可燃性ガス分ｂはセメント焼成炉２０１に供給し、燃焼ガス分ｅは別の廃熱ボイラで熱回収した後、排出することを特徴とする。この場合、燃料ａとして好ましいのは、塩素の含有が少なく、カロリーの高いものである。したがって、廃タイヤや比較的品位の高い石炭や塩素を含有しないプラスチック等が好ましい。
【００３６】
セメント焼成炉には、キルン式、流動床式などいくつかの形式があるが、現状ではキルン式が最も多く用いられており、ロータリーキルン内に供給された原料はゆっくりと加熱焼成され、最終的には約１４００〜１５００℃の高温に達する。こうした高温プロセスはいずれもその高温がゆえに多量の化石燃料を使用するプロセスであると言える。したがって、廃棄物を燃料として用いることで化石燃料使用量を削減することが、プロセスの経済性改善、地球環境の保全に大きな効果をもたらす。
【００３７】
セメントキルンには、仮焼炉、窯尻部（キルン後部）、窯前部（キルン前部）などの複数の燃料吹き込み口があり、その燃料の一部として廃棄物を用いる場合、使用する廃棄物の種類や性状、サイズに応じて投入位置を選択することができる。
【００３８】
仮焼炉及び窯尻部に投入された燃料は、セメント原料の乾燥及び昇温に用いられるため、燃焼温度の制約が緩い。
【００３９】
一方、窯前部はプロセス中の最高温度（約１４００〜１５００℃）に達し、セメント焼成の最終段階としてその品質が最終的に決定する部位であるため、燃焼温度、火炎形状等の制約が大きい。このため、現在でも微粉炭バーナ、重油バーナ等、化石燃料の使用がこれまでは一般的であった。したがって、廃棄物使用にあたって制約の大きい窯前部へ、効率的に廃棄物の供給を行うことのできるプロセスが開発されれば、セメントキルンにおける廃棄物使用量を大幅に増大することができる。本発明はこのような要請に応えるものである。
【００４０】
図１に示されるような、本発明の実施の形態のシステムに含まれるセメントキルン２０１は、内壁に耐火煉瓦を張り付けた円筒構造の窯を有する。この円筒構造の窯が、ゆっくりと回転しながらセメント原料ｍを一方向に搬送する。セメント原料は搬送されながら加熱されクリンカとなる。円筒構造の窯のクリンカ出口側は、窯前部２０２であり、窯前部２０２には、出てきたクリンカｎを冷却するクリンカ冷却装置２１１が接続されている。クリンカ冷却装置２１１からは冷却されたクリンカｎが経路３０４を通して取り出される。
【００４１】
円筒構造の窯のセメント原料ｍの入口側は、窯尻部２０３であり、窯尻部２０３には、セメント原料を予熱する仮焼炉２０４が設けられている。仮焼炉２０４には、不図示の原料サイロから原料供給路３０３を通してセメント原料ｍが供給される。
【００４２】
仮焼炉２０４の下部は窯尻部２０３に連通しており、可燃性ガスがキルン中でセメント焼成に用いられる結果生成した燃焼ガスがその連通部を通して窯尻部２０３から仮焼炉２０４に導入される。そのガスは、仮焼炉２０４でセメント原料ｍの乾燥と予熱に利用された後、セメント原料ｍの供給口近傍に設けられた排出口から排出される。排出されたガスは、ガス排出路３０５を通って、燃焼ガス排出部としての煙突２０６に導かれ、ここから大気に排ガスｊとして排出される。
【００４３】
本実施の形態では、可燃性ガスｂの他、ガスから分離したガスにとって不要物であるチャー及び灰分ｆも素材製造装置としてのセメントキルンで使用するセメント焼成システムの場合で説明したが、可燃性ガスｂは利用し、不要物はセメントキルンでは使用しない場合であってもよい。
【００４４】
ここで図２の概念的断面図を参照して統合型ガス化炉１０１を説明する。本統合型ガス化炉１０１は、熱分解即ちガス化、チャー燃焼、熱回収の３つの機能をそれぞれ担当するガス化室１、チャー燃焼室２、熱回収室３を備え、例えば全体が円筒形又は矩形を成した炉体内に収納されている。ガス化室１、チャー燃焼室２、熱回収室３は仕切壁１１、１２、１３、１４、１５で分割されており、それぞれの底部に流動媒体を含む濃厚層である流動床が形成される。各室の流動床、即ちガス化室流動床、チャー燃焼室流動床、熱回収室流動床の流動媒体を流動させるために、各室１、２、３の底である炉底には、流動媒体中に流動化ガスを吹き込む散気装置が設けられている。散気装置は炉底部に敷かれた例えば多孔板を含んで構成され、該多孔板を広さ方向に区分して複数の部屋に分割されており、各室内の各部の空塔速度を変えるために、散気装置の各部屋から多孔板を通して吹き出す流動化ガスの流速を変化させるように構成している。空塔速度が室の各部で相対的に異なるので各室内の流動媒体も室の各部で流動状態が異なり、そのため内部旋回流が形成される。また室の各部で流動状態が異なるところから、内部旋回流は、炉内の各室を循環する。図中、散気装置に示すハッチンをした矢印の大きさは、吹き出される流動化ガスの流速を示している。例えば２ｂで示す箇所の太い矢印は、２ａで示す箇所の細い矢印よりも流速が大きい。また白抜きの矢印は、流動媒体の各室内における旋回状態を示す。
【００４５】
ガス化室１とチャー燃焼室２の間は仕切壁１１及び仕切壁１５で仕切られ、チャー燃焼室２と熱回収室３の間は仕切壁１２で仕切られ、ガス化室１と熱回収室３の間は仕切壁１３で仕切られている（なお本図は、炉を平面的に展開して図示しているため、仕切壁１１はガス化室１とチャー燃焼室２の間にはないかのように、また仕切壁１３はガス化室１と熱回収室３の間にはないかのように示されている）。即ち、統合型ガス化炉１０１は、各室が別々の炉として構成されておらず、一つの炉として一体に構成されている。更に、チャー燃焼室２のガス化室１と接する面の近傍には、流動媒体が下降するべく沈降チャー燃焼室４を設ける。即ち、チャー燃焼室２は沈降チャー燃焼室４と沈降チャー燃焼室４以外のチャー燃焼室本体部とに分かれる。このため、沈降チャー燃焼室４をチャー燃焼室の他の部分（チャー燃焼室本体部）と仕切るための仕切壁１４が設けられている。また沈降チャー燃焼室４とガス化室１は、仕切壁１５で仕切られている。
【００４６】
ここで、流動床と界面について説明する。流動床は、その鉛直方向下方部にある、流動化ガスにより流動状態に置かれている流動媒体（例えば珪砂）を濃厚に含む濃厚層と、その濃厚層の鉛直方向上方部にある流動媒体と多量のガスが共存し、流動媒体が勢いよくはねあがっているスプラッシュゾーンとからなる。流動床の上方即ちスプラッシュゾーンの上方には流動媒体をほとんど含まずガスを主体とするフリーボード部がある。界面は、ある厚さをもった前記スプラッシュゾーンをいうが、またスプラッシュゾーンの上面と下面（濃厚層の上面）との中間にある仮想的な面ととらえてもよい。
【００４７】
また「流動床の界面より鉛直方向上方においてはガスの流通がないように仕切壁により仕切られ」というとき、さらに界面より下方の濃厚層の上面より上方においてガスの流通がないようにするのが好ましい。
【００４８】
ガス化室１とチャー燃焼室２の間の仕切壁１１は、炉の天井１９から炉底（散気装置の多孔板）に向かってほぼ全面的に仕切っているが、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に第２の開口部２１がある。但しこの開口部２１の上端が、ガス化室流動床界面、チャー燃焼室流動床界面のいずれの界面よりも上部にまで達することはない。さらに好ましくは、開口部２１の上端が、ガス化室流動床の濃厚層の上面、チャー燃焼室流動床の濃厚層の上面のいずれよりも上部にまで達することはないようにする。言い換えれば、開口部２１は、常に濃厚層に潜っているように構成するのが好ましい。即ち、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、少なくともフリーボード部においては、さらに言えば界面より上方においては、さらに好ましくは濃厚層の上面より上方ではガスの流通がないように仕切壁により仕切られていることになる。
【００４９】
またチャー燃焼室２と熱回収室３の間の仕切壁１２はその上端が界面近傍、即ち濃厚層の上面よりは上方であるが、スプラッシュゾーンの上面よりは下方に位置しており、仕切壁１２の下端は炉底近傍までであり、仕切壁１１と同様に下端が炉底に接することはなく、炉底近傍に濃厚層の上面より上方に達することのない開口２２がある。言い換えれば、チャー燃焼室２と熱回収室３の間は流動層部のみ仕切り壁１２で仕切られており、その仕切り壁１２の炉床面近傍には開口部２２を有し、チャー燃焼室２の流動媒体は仕切り壁１２の上部から熱回収室３に流入し、仕切り壁１２の炉床面近傍の開口部２２を通じて再びチャー燃焼室２に戻る循環流を有するように構成されている。
【００５０】
ガス化室１と熱回収室３の間の仕切壁１３は炉底から炉の天井にわたって完全に仕切っている。沈降チャー燃焼室４を設けるべくチャー燃焼室２内を仕切る仕切壁１４の上端は流動床の界面近傍で、下端は炉底に接している。仕切壁１４の上端と流動床との関係は、仕切壁１２と流動床との関係と同様である。沈降チャー燃焼室４とガス化室１を仕切る仕切壁１５は、仕切壁１１と同様であり、炉の天井から炉底に向かってほぼ全面的に仕切っており、下端は炉底に接することはなく、炉底近傍に第１の開口部２５があり、この開口の上端が濃厚層の上面より下にある。即ち、第１の開口部２５と流動床の関係は、開口部２１と流動床の関係と同様である。
【００５１】
ガス化室に投入された廃棄物または固体燃料ａは流動媒体ｃ１から熱を受け、熱分解、ガス化される。典型的には、廃棄物または燃料ａはガス化室１では燃焼せず、いわゆる乾留される。残った乾溜チャーｈは流動媒体ｃ１と共に仕切壁１１の下部にある開口部２１からチャー燃焼室２に流入する。このようにしてガス化室１から導入されたチャーｈはチャー燃焼室２で燃焼して流動媒体ｃ２を加熱する。チャー燃焼室２でチャーｈの燃焼熱によって加熱された流動媒体ｃ２は仕切壁１２の上端を越えて熱回収室３に流入し、熱回収室３内で界面よりも下方にあるように配設された層内伝熱管４１で収熱され、冷却された後、再び仕切壁１２の下部開口２２を通ってチャー燃焼室２に流入する。
【００５２】
ここで、熱回収室３は本発明の実施の形態であるガス供給装置において必須ではない。即ち、ガス化室１で主として揮発成分がガス化した後に残る主としてカーボンからなるチャーｈの量と、チャー燃焼室２で流動媒体ｃ２を加熱するのに必要とされるチャーの量がほぼ等しければ、流動媒体から熱を奪うことになる熱回収室３は不要である。また前記チャーの量の差が小さければ、例えば、ガス化室１でのガス化温度が高目になり、ガス化室１で発生するＣＯガスの量が増えるという形で、バランス状態が保たれる。
【００５３】
しかしながら図２に示すように熱回収室３を備える場合は、チャーの発生量の大きい石炭から、ほとんどチャーを発生させない都市ゴミまで、幅広く多種類の廃棄物または燃料に対応することができる。即ち、どのような廃棄物または燃料であっても、熱回収室３における熱回収量を加減することにより、チャー燃焼室２の燃焼温度を適切に調節し、流動媒体の温度を適切に保つことができる。
【００５４】
一方チャー燃焼室２で加熱された流動媒体ｃ２は仕切壁１４の上端を越えて沈降チャー燃焼室４に流入し、次いで仕切壁１５の下部にある開口部２５からガス化室１に流入する。
【００５５】
ここで、各室間の流動媒体の流動状態及び移動について説明する。
ガス化室１の内部で沈降チャー燃焼室４との間の仕切壁１５に接する面の近傍は、沈降チャー燃焼室４の流動化と比べて強い流動化状態が維持される強流動化域１ｂになっている。全体としては投入された燃料と流動媒体の混合拡散が促進される様に、場所によって流動化ガスの空塔速度を変化させるのが良く、一例として図２に示したように強流動化域１ｂの他に弱流動化域１ａを設けて旋回流を形成させるようにする。
【００５６】
チャー燃焼室２は中央部に弱流動化域２ａ、周辺部に強流動化域２ｂを有し、流動媒体およびチャーが内部旋回流を形成している。ガス化室１、チャー燃焼室２内の強流動化域の流動化速度は５Umf以上、弱流動化域の流動化速度は５Umf以下とするのが好適であるが、弱流動化域と強流動化域に相対的な明確な差を設ければ、この範囲を超えても特に差し支えはない。チャー燃焼室２内の熱回収室３、および沈降チャー燃焼室４に接する部分には強流動化域２ｂを配するようにするのがよい。また必要に応じて炉底には弱流動化域側から強流動化域側に下るような勾配を設けるのが良い（不図示）。ここで、Umfとは最低流動化速度（流動化が開始される速度）を１Umfとした単位である。即ち、５Umfは最低流動化速度の５倍の速度である。
【００５７】
このように、チャー燃焼室２と熱回収室３との仕切壁１２近傍のチャー燃焼室側の流動化状態を熱回収室３側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体は仕切壁１２の流動床の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室２側から熱回収室３の側に流入し、流入した流動媒体は熱回収室３内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１２の炉底近傍にある下端（の開口２２）をくぐって熱回収室３側からチャー燃焼室２の側に移動する。
【００５８】
同様に、チャー燃焼室２の本体部と沈降チャー燃焼室４との仕切壁１４近傍のチャー燃焼室本体部側の流動化状態を沈降チャー燃焼室４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保つことによって、流動媒体は仕切壁１４の流動床の界面近傍にある上端を越えてチャー燃焼室２本体部の側から沈降チャー燃焼室４の側に移動流入する。沈降チャー燃焼室４の側に流入した流動媒体は、沈降チャー燃焼室４内の相対的に弱い流動化状態即ち高密度状態のために下方（炉底方向）に移動し、仕切壁１５の炉底近傍にある下端（の開口２５）をくぐって沈降チャー燃焼室４側からガス化室１側に移動する。なおここで、ガス化室１と沈降チャー燃焼室４との仕切壁１５近傍のガス化室１側の流動化状態は沈降チャー燃焼室４側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。これにより流動媒体の沈降チャー燃焼室４からガス化室１への移動を誘引作用により助ける。
【００５９】
同様に、ガス化室１とチャー燃焼室２との間の仕切壁１１近傍のチャー燃焼室２側の流動化状態はガス化室１側の流動化状態よりも相対的に強い流動化状態に保たれている。したがって、流動媒体は仕切壁１１の流動床の界面より下方、好ましくは濃厚層の上面よりも下方にある（濃厚層に潜った）開口２１を通してチャー燃焼室２の側に流入する。
【００６０】
熱回収室３は全体が均等に流動化され、通常は最大でも熱回収室に接したチャー燃焼室２の流動化状態より弱い流動化状態となるように維持される。従って、熱回収室３の流動化ガスの空塔速度は０〜３Umfの間で制御され、流動媒体は緩やかに流動しながら沈降流動層を形成する。なおここで０Umfとは、流動化ガスが止まった状態である。このような状態にすれば、熱回収室３での熱回収を最小にすることができる。すなわち、熱回収室３は流動媒体の流動化状態を変化させることによって回収熱量を最大から最小の範囲で任意に調節することができる。また、熱回収室３では、流動化を室全体で一様に発停あるいは強弱を調節してもよいが、その一部の領域の流動化を停止し他を流動化状態に置くこともできるし、その一部の領域の流動化状態の強弱を調節してもよい。
【００６１】
廃棄物または燃料中に含まれる比較的大きな不燃物はガス化室１の炉底に設けた不燃物排出口３３から排出する。また、各室の炉底面は水平でも良いが、流動媒体の流れの滞留部を作らないようにするために、炉底近傍の流動媒体の流れに従って、炉底を傾斜させても良い。なお、不燃物排出口３３は、ガス化室１の炉底だけでなく、チャー燃焼室２あるいは熱回収室３の炉底に設けてもよい。
【００６２】
ガス化室１の流動化ガスとして最も好ましいのは生成ガスを昇圧してリサイクル使用することである。このようにすればガス化室から出るガスは純粋に燃料から発生したガスのみとなり、非常に高品質のガスを得ることができる。それが不可能な場合は水蒸気、炭酸ガス（ＣＯ２）あるいはチャー燃焼室から得られる燃焼排ガス等、できるだけ酸素を含まないガス（無酸素ガス）を用いるのが良い。ガス化の際の吸熱反応によって流動媒体の層温が低下する場合は、必要に応じて熱分解温度より温度の高い燃焼排ガスを供給するか、あるいは無酸素ガスに加えて、酸素もしくは酸素を含むガス、例えば空気を供給して生成ガスの一部を燃焼させるようにしても良い。チャー燃焼室２に供給する流動化ガスは、チャー燃焼に必要な酸素を含むガス、例えば空気、酸素と蒸気の混合ガスを供給する。燃料ａの発熱量（カロリー）が低い場合は、酸素量を多くする方が好ましく、酸素をそのまま供給する。また熱回収室３に供給する流動化ガスは、空気、水蒸気、燃焼排ガス等を用いる。
【００６３】
ガス化室１とチャー燃焼室２の流動床の上面（スプラッシュゾーンの上面）より上方の部分すなわちフリーボード部は完全に仕切壁１１、１５で仕切られている。さらに言えば、流動床の濃厚層の上面より上方の部分すなわちスプラッシュゾーン及びフリーボード部は完全に仕切壁で仕切られているので、チャー燃焼室２とガス化室１のそれぞれのフリーボード部の圧力のバランスが多少乱れても、双方の流動層の界面の位置の差、あるいは濃厚層の上面の位置の差、即ち層高差が多少変化するだけで乱れを吸収することができる。即ち、ガス化室１とチャー燃焼室２とは、仕切壁１１、１５で仕切られているので、それぞれの室の圧力が変動しても、この圧力差は層高差で吸収でき、どちらかの層が開口２１、２５の上端に下降するまで吸収可能である。従って、層高差で吸収できるチャー燃焼室２とガス化室１のフリーボードの圧力差の上限値は、互いを仕切る仕切壁１１、１５の下部の開口２１、２５の上端からの、ガス化室流動床のヘッドと、チャー燃焼室流動床のヘッドとのヘッド差にほぼ等しい。
【００６４】
以上説明した統合型ガス化炉１０１では、一つの流動床炉の内部に、ガス化室、チャー燃焼室、熱回収室の３つを、それぞれ隔壁を介して設け、更にチャー燃焼室とガス化室、チャー燃焼室と熱回収室はそれぞれ隣接して設けられている。この統合型ガス化炉１０１は、チャー燃焼室とガス化室間に大量の流動媒体循環を可能にしているので、流動媒体の顕熱だけでガス化のための熱量を充分に供給できる。
【００６５】
さらに以上の統合型ガス化炉では、チャー燃焼ガスと生成ガスの間のシールが完全にされるので、ガス化室とチャー燃焼室の圧力バランス制御がうまくなされ、燃焼ガスと生成ガスが混ざることがなく、生成ガスの性状を低下させることもない。
【００６６】
また、熱媒体としての流動媒体ｃ１とチャーｈはガス化室１側からチャー燃焼室２側に流入するようになっており、さらに同量の流動媒体ｃ２がチャー燃焼室２側からガス化室１側に戻るように構成されているので、自然にマスバランスがとれ、流動媒体をチャー燃焼室２側からガス化室１側に戻すために、コンベヤ等を用いて機械的に搬送する必要もなく、高温粒子のハンドリングの困難さ、顕熱ロスが多いといった問題もない。
【００６７】
図１のフロー図に戻ってシステムの作用を説明する。統合型ガス化炉１０１のガス化室１に供給された廃棄物または固体燃料ａは、熱分解により可燃性ガスｂ、チャー、灰分ｆ、またはチャーｈに分解される。ここで、廃棄物または固体燃料ａとしては、セメント焼成炉２０１での熱利用を考慮すると、廃プラスチック、廃タイヤ、カーシュレッダーダスト、木質系廃棄物、一般廃棄物ＲＤＦ、石炭等、ある程度の高発熱量を有する有機性廃棄物または固体燃料であることが望ましい。
【００６８】
可燃性ガスｂの性状はガス化室１の流動化ガスｇ１の種類によって大きく異なる。流動化ガスｇ１として、空気等の酸素を含むガスを用いた場合は、前記可燃性ガスの一部が燃焼するため可燃性ガスｂの発熱量が低下してしまう。可燃性ガスをできるだけ燃焼させず、高い発熱量を有する可燃性ガスとして取り出すためには、流動化ガスｇ１は酸素を含まないガスであることが望ましく、例えば蒸気を用いるのが好ましい。なお、可燃性ガスｂには、固体状であるチャー及び灰分のうち粒子径の小さいものｆが同伴される。
【００６９】
一方、熱分解によって生成したチャーのうち、粒子径が大きく可燃性ガスｂに同伴されないものｈは、流動媒体ｃ１とともにチャー燃焼室２に移送される。チャー燃焼室２では、流動化ガスｇ２として空気や、酸素富化空気または酸素等の有酸素ガスを用い、チャーを完全燃焼させる。チャーの燃焼によって発生した熱量の一部は、ガス化室１へ循環して戻される流動媒体ｃ２の顕熱として、ガス化室１に供給され、ガス化室１における熱分解に必要な熱量として用いられる。
【００７０】
前記の有機性廃棄物または固体燃料ａの熱分解に適当な温度は、３００〜９００℃程度であり、またチャーの燃焼に適当な温度は、８００〜９００℃程度である。チャーの燃焼によって発生した熱量によりガス化室１の熱分解に必要な熱量を賄うためには、ガス化室１の層温はチャー燃焼室２の層温より低い温度に保つ必要があり、具体的には用いる廃棄物または固体燃料ａの性状、特にチャー生成量に応じて決めることができる。
【００７１】
例えば、廃プラスチックや都市ゴミＲＤＦの様に、炭素分あるいはチャー生成量の少ないものを用いる場合は、層温を４００℃〜７００℃程度の比較的低温とすることにより、チャーの生成量を増やし、ガス化に必要な熱量を確保することができる。また、廃タイヤや石炭の様に、炭素分あるいはチャー生成量の多いものを用いる場合には、層温を６００〜９００℃程度の比較的高温とすることにより、チャー生成量が過大となりチャー燃焼室で発生する熱量が過大となることを抑えることができる。ただし、層温をあまり低くすると、生成ガス中のタール分・重質分が増えるため、後段でガス温度が低下した場合に、付着トラブルを発生する危険性があることには留意する必要がある。
【００７２】
廃棄物または固体燃料ａに含まれる灰分のうち、粒子径が大きく可燃性ガスｂに同伴されないもの、即ち不燃物については、ガス化炉１０１の下部から流動媒体ｃ３とともに抜き出される。
【００７３】
抜き出された流動媒体ｃ３と不燃物ｄは、不燃物排出口３３に経路３１１で接続された分級装置１０２によって分離された後、流動媒体ｃ３は経路３１２を通して再びガス化室１に戻されて使用される。
【００７４】
分級装置で分離された不燃物ｄは、経路３１３を通して外部に排出され、不図示の粉砕機で粉砕してセメント原料ｍの一部として用いてもよいし、金属分が多くセメント原料としてふさわしくない場合等には系外に排出して、リサイクルあるいは埋立処理等を行ってもよい。
【００７５】
なお、このような流動床式ガス化炉の場合、不燃物ｄは流動媒体ｃ３によりタール・カーボン等がクリーニングされた状態で排出されることが特徴である。また、ガス化室は還元雰囲気のため、アルミ・鉄等の金属分は未酸化状態で排出されることから、リサイクルに適している。
【００７６】
なお、図１にはこの不燃物ｄの抜き出しはガス化室１において行われる場合が示されているが、対象とする廃棄物または固体燃料ａ中の不燃物の量が多い場合には、チャー燃焼室２においても不燃物ｄの抜き出しを行うようにしてもよい。
【００７７】
さらに図２を参照して説明したように、チャー燃焼室２に接して熱回収室３を設けることにより、チャーの燃焼によって発生した熱量の一部を回収することができる。すなわち、処理する廃棄物または固体燃料ａの種類によっては、ガス化室１で発生するチャーの量とチャー燃焼室２で流動媒体の加熱に必要とされるチャーの量のバランスが崩れることがあるが、その差は、熱回収室３での熱回収量を加減することにより調整することができる。
【００７８】
もちろん、処理する廃棄物または固体燃料ａの種類によっては、熱回収室３がなくても統合型ガス化炉１０１全体としての熱バランスに支障がない場合もあるので、そのような場合には熱回収室３を設置しなくてもよい。
【００７９】
さて、統合型ガス化炉１０１に供給された廃棄物または固体燃料ａからは、セメント焼成で利用可能なガス状物として、ガス化室１から可燃性ガスｂが得られる。
【００８０】
また、チャー燃焼室２からは燃焼ガスｅが排出される。前記のように、チャー燃焼室２の層温を８００〜９００℃とすると、チャー燃焼室２からの燃焼ガスｅは、完全燃焼により発生した二酸化炭素を主体とする８００〜９００℃のガスであるため、その利用方法としては高々８００〜９００℃の熱利用のみに留められる。燃焼ガスｅは、ガス経路３０２の途中に配置された廃熱ボイラ２０５で熱回収された後、煙突２０６から排出される。ここで図１では、チャー燃焼室からの燃焼ガスｅとセメントキルンからの燃焼ガスｉとが一つの煙突２０６から排出される場合を示しているが、各々の燃焼ガスが異なる煙突２０６ａ、２０６ｂ（不図示）から独立して排出されるように構成してもよい。
【００８１】
一方、ガス化室１からの可燃性ガスｂは、発熱量即ち化学的エネルギーを有しているので、その性状にもよるが、より高温を生み出すポテンシャルを有していると言える。本実施の形態で用いられる熱利用装置としてのセメント焼成炉はキルン式であり、ガス化室１とセメントキルン２０１の窯前部２０２とは、分離装置であるサイクロン４０１を介して、ガス経路で接続されている。
【００８２】
ガス経路３０１−１がガス化室１とサイクロン４０１とを接続している。サイクロン４０１のガス出口は、窯前部２０２に経路３０１−２により接続されている。またサイクロン４０１の固形分出口は、経路３２１によりセメント原料ｍ供給経路３０３に接続されている。ここでガス経路３０１−１、３０１−２とガス経路３０２とは別々の経路である。したがって可燃性ガスはセメントキルン２０１で燃焼した後に、燃焼ガス排出部としての煙突２０６で初めて合流する。また経路３２１は経路３０１−１、３０１−２、ガス経路３０２とは別々の経路である。
【００８３】
本実施の形態は、ガス化室１において生成した可燃性ガスｂと、可燃性ガスｂ中に同伴される灰分及び微粒チャー分ｆとを分離する装置４０１を有し、分離後の可燃性ガスｂと、灰分及び微粒チャー分ｆとを別々にセメント焼成炉２０１に供給するシステムである。ここで、セメント焼成炉２０１はキルン式であり、可燃性ガスｂを窯前部２０２に投入するとともに、可燃性ガスｂから分離した灰分及び微粒チャー分ｆを該キルン式セメント焼成炉２０１におけるセメント原料ｍの一部として用いるように構成されている。
【００８４】
このような構成において、ガス化室１からの可燃性ガスｂをセメントキルン２０１の窯前部２０２に導き、ここにおいて完全燃焼させることで、セメント焼成に必要な１４００〜１５００℃の高温を得ることができる。
【００８５】
この場合、廃棄物を直接固体状のまま窯前部２０２に供給する場合と比較すると、可燃性ガスｂはガス体であるため、取り扱い並びに火炎形状の制御が楽である他、吹き込みのための破砕や不適物の除去が不要であるという利点を有している。
【００８６】
一方、チャー燃焼室２からの燃焼ガスｅは高々８００〜９００℃の顕熱しか有していないため、これを１４００〜１５００℃に達する窯前部２０２で利用することは困難である。また燃料ａとして廃棄物を使用するとき、燃焼ガスｅをキルン式セメント焼成炉２０１に導くと、セメント焼成炉２０１を廃棄物処理装置として扱わなければならない場合がある。したがって、燃焼ガスｅは廃熱ボイラ２０５で熱回収した後、集塵装置等（不図示）のガス処理装置を経由した後に煙突から排出することにより、装置の構成と取り扱いを容易にすることができる。
【００８７】
ガス化室１からの可燃性ガスｂには、灰分や微粒チャーなどの固体粒子ｆが同伴されている。可燃性ガスｂにこれらを同伴したままセメントキルン２０１にて用いる場合、可燃性ガスｂを利用する不図示のバーナ部においてこれらの固体粒子が固着したり、バーナノズルや配管が摩耗する等のトラブルが生じる可能性がある。このような問題は、以上説明したように、分離装置４０１を設けることにより、可燃性ガスｂに同伴される灰分及び微粒チャーｆを分離することで解決することができる。
【００８８】
経路３２１中には、高温仕様のシール機構例えば二重排出弁（不図示）等を介して可燃性ガスｂの雰囲気から灰分及び微粒チャーｆをシールしつつ排出して図示のようにセメント原料ｍに混入させる。これにより、分離後の灰分及び微粒チャーｆは、セメント原料ｍの一部として用いることができる。または、不図示の経路を通して燃焼室２に戻すようにしてもよい。特に灰分が多い場合は、燃焼室２に戻すのが好適である。また、廃棄物から発生する灰分やチャーをセメント原料に混入したくない場合は、これを燃焼室２に戻すか、全く別の処理装置に導くのがよい。
【００８９】
図３のフロー図を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態では、サイクロン４０１の固形分出口が、経路３２１によりセメント原料ｍ供給経路３０３に接続されていたのに対して、本実施の形態では、サイクロン４０１の固形分出口が、経路３２２により窯前部２０２に接続されている。その他の構成は、第１の実施の形態と基本的に同じである。
【００９０】
分離装置４０１で分離された灰分及び微粒チャーｆは、第１の実施の形態のようにセメント原料ｍの一部として用いてもよいが、灰分が少なく微粒チャーが多い場合には良質の微粉燃料となるため、本第２の実施の形態のように、セメントキルン２０１の窯前部２０２の燃料代替として吹き込んでもよい。可燃性ガスｂを導く経路３０１−１と微粒チャーを導く経路３２２とは、同じ窯前部２０２に燃料を導くものではあるが、別々の経路とする。
【００９１】
このように構成すると、特に、微粒チャー即ち炭素粒子は、燃焼により輝炎を発生し、周囲に強い輻射熱を与えるため、窯前部２０２の雰囲気温度を高温にするとともに、焼成されるセメントに対して均質で効率的な輻射熱伝達を行うことができ、製品セメントの品質を良くすることに対して効果があるという利点がある。
【００９２】
また、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の構成とする場合、窯前部２０２における可燃性ガスｂには固体粒子が混入しないため、バーナノズルや配管における固体粒子の固着対策や摩耗対策を省略することができるとともに、点検補修の頻度が少なくなるという利点がある。
【００９３】
なお、第１、第２の実施の形態では、固体粒子の分離装置４０１としてサイクロンを用いた場合が示されているが、もちろん高温ガスフィルタ等の他の形式の分離装置を用いてもよい。また、第１、第２の実施の形態では、燃料ａとしては、塩素の含有が少なく、カロリーの高いものが好ましく、廃タイヤや比較的品位の高い石炭、塩素を含有しないプラスチック等が好ましい。但し、統合型ガス化炉以前に十分な脱塩処理が行なわれている場合は、どの燃料でも使用可能である。
【００９４】
図４を参照して第３の実施の形態を説明する。第２の実施の形態では、サイクロン４０１で固形分を分離された可燃性ガスｂの出口を経路３１０−２で窯前部２０２に導くように構成していたのに対して、本実施の形態では、経路３１０−２をガス減温装置４０３に接続し、ガス減温装置４０３の出口を経路３１０−３で不要物除去装置の別の形態であるスクラバ４０４に接続している。スクラバ４０４で洗浄されたガスの出口は、経路３１０−４により窯前部２０２に接続されている。
【００９５】
スクラバ４０４は、タンク状の容器と該容器中に溜めた水を循環するポンプを備える循環配管４０４ｃとを含んで構成される。循環配管４０４ｃには、補給水を供給する供給ライン４０４ｂが接続されている。また容器の下部には、ドレン水抜き出し配管４０４ｄが接続されている。循環配管４０４ｃによって循環される水は、容器の内部の上方部でスプレーされ、ガスに水が十分に接触するように構成されている。供給ライン４０４ｂから新しいきれいな水が補給されると共に、ガス中の不要物であり且つ有毒物（素材製造装置で製品を生産するときは製品にとって有害な有害物）である塩素等の物質を吸収して汚染された水は、ドレン水抜き出し配管４０４ｄから排出される。ここでスクラバ４０４は塩素除去装置として機能している。
【００９６】
このように構成すると、灰分及び微粒チャーｆを除去した後の可燃性ガスｂをスクラバ４０４にて洗浄することにより脱塩素処理することができる。可燃性ガスｂは、しかる後にセメント焼成炉２０１に導かれる。
【００９７】
廃棄物として廃プラスチックや、カーシュレッダーダスト、都市ごみＲＤＦ等の、塩素分を含有する廃棄物を用いる場合、ガス化室１からの可燃性ガスｂには熱分解によって発生した塩化水素ガス等の塩素分が含まれるため、このようなガスをそのままセメント焼成プロセスにおいて使用すると、製品セメントの塩素含有濃度が高くなり、品質上問題となる恐れがある。
【００９８】
特に、本発明のように統合型ガス化炉１０１を用いて塩素分を含む廃棄物または固体燃料ａのガス化を行う場合、塩素分はガス化室１においてガス化し、ガス化室１からの可燃性ガスｂに同伴されるため、第１、第２の実施の形態のシステムの様に、ガス化室１からの可燃性ガスｂを直接セメントキルン２０１窯前部２０２に導いて利用する場合、可燃性ガスｂ中の塩素濃度が最終的なセメント品質に大きな影響を与えることとなる。
【００９９】
第３の実施の形態によれば、ガス化室１からの可燃性ガスｂを脱塩素処理した後にセメントキルン２０１へ供給するので、セメントの品質を高く維持することができる。
【０１００】
図４では、脱塩素処理装置としてスクラバ４０４を使用し、湿式法にて脱塩素処理を行う場合として示しているが、可燃性ガスｂに塩素分がさほど多く含まれない場合や、製品セメントの品質に対して許容される可燃性ガスｂ中の塩素濃度が比較的高い場合は、バグフィルタ等を用いた乾式法によって処理してもよい。
【０１０１】
なお、可燃性ガスｂは高温の顕熱を有しているため、これをスクラバ４０４において直接減温する前に、図４に示すようにガス減温装置４０３において顕熱の回収を行うことで、熱の有効利用を行うこともできる。減温装置４０３としては、蒸気ボイラを用いてもよいし、または空気加熱器を用いてもよい。可燃性ガスｂとの熱交換により発生した蒸気や予熱空気は、ガス化炉の流動化ガスｇ１、ｇ２として用いたり、その他工場内での他用途に用いることができる。
【０１０２】
また、このような脱塩素処理装置を設置する場合は、図４に示すように前段に灰分・微粒チャーｆの分離装置４０１を設置することが望ましい。即ち、スクラバまたはバグフィルタにおいては、可燃性ガスｂ中に含まれる固形分が除去されてしまうため、予めセメント焼成に利用可能な灰分・微粒チャーｆを分離しておくのがよいからである。
【０１０３】
本実施の形態では、灰分、チャーｆを窯前部２０２に導く場合で説明したが、これに限らず、第１の実施の形態で説明したように、灰分等の性質や熱利用装置の性質に応じて、燃焼室２または不図示の処理装置に導くものとしてもよい。この点は以下説明する実施の形態でも同様である。
【０１０４】
図５のフロー図を参照して、第４の実施の形態を説明する。本実施の形態は、第３の実施の形態における、サイクロン４０１の固体粒子出口と減温装置４０３とを接続する経路３１０−２に改質装置４０２を挿入設置したものである。改質装置４０２は、灰分及び微粒チャー分ｆを分離した後の可燃性ガスｂを、部分燃焼または外部より加熱することにより高温化してガス成分の改質を行う装置である。このようにすることにより、可燃性ガスｂ中の重質分・タール分を改質により除去した後に脱塩素処理し、その後にセメント焼成炉に供給することができる。
【０１０５】
第３、第４の実施の形態では、脱塩素処理装置４０４の温度は、一般に２００℃以下の低温にとられる。脱塩素処理装置としてスクラバを用いる場合は、ガス中の塩素分（主として塩化水素ガス）を効率的に除去するためには、８０℃以下、望ましくは４０℃前後にとる必要がある。また、脱塩素処理装置としてバグフィルタを用いる場合は、ろ布の耐久性及び中和剤（消石灰など）と塩化水素ガスの反応性から、２００℃以下、望ましくは１５０〜１８０℃程度にとる必要がある。
【０１０６】
処理される廃棄物の性状と、ガス化室１の層温によっては、可燃性ガスｂ中にタール分あるいは重質分が含まれる可能性がある。タール分あるいは重質分の沸点は、一般には２００℃前後にあることが多いため、脱塩素処理のために可燃性ガスｂの温度を前記のような低温まで下げた場合、配管や装置内にタール分及び重質分が凝縮し、付着するトラブルが生じる恐れがある。
【０１０７】
第４の実施の形態によれば、脱塩素処理装置４０４の前に改質装置４０２を設け、可燃性ガスｂの温度を一度タール分・重質分の改質に十分な高温まで高めておくことにより、前記問題に対応することができる。改質器の形式としては、図５に示すように、可燃性ガスｂ中に空気等の有酸素ガスｋを供給し、可燃性ガスｂを部分燃焼させる形式を用いるのが簡便である。しかしながら、部分燃焼による可燃性ガスｂの発熱量低下と、ガス量の増加が好ましくない場合には、外部加熱式の改質器とすることで可燃性ガスｂの発熱量を保ったまま改質を行ってもよい。
【０１０８】
改質装置４０２の温度としては、タール分あるいは重質分の十分な改質が可能である温度であればよく、一般には８００℃以上、好ましくは１０００〜１２００℃がよい。なお、このような温度域まで可燃性ガスｂの温度を上昇させた場合、前段に固形分の分離装置４０１を有するのが望ましい。分離装置４０１があれば、灰分の溶融によるトラブルが生じるのを避けることができる。特に、改質装置４０２を設置する場合は、分離装置４０１を設置することにより、前段で灰分及びチャーｆを分離しておくことが望ましい。
【０１０９】
また、改質後のガスは高温の顕熱を有しているため、図示のように脱塩素処理装置４０４の前にガス減温装置４０３を設置することが望ましい。
【０１１０】
図６の概念図を参照して本発明の他の実施の形態で用いることのできるガス化炉の例を説明する。以上、第１〜第４の実施の形態として、ガス化室とチャー燃焼室とが統合された統合型ガス化炉１０１を利用する場合を説明したが、これに限らず、ガス化室はガス化炉として、またチャー燃焼室はチャー燃焼炉として、互いに独立した構成としてもよい。
【０１１１】
本実施の形態で用いるガス化炉１１１は、２塔循環式ガス化炉である。２塔循環式ガス化炉は、ガス化室としてのガス化炉１’とチャー燃焼室としてのチャー燃焼炉２’の２炉から構成され、ガス化炉１’とチャー燃焼炉２’の間で流動媒体ｃ１やチャーｈを循環し、ガス化に必要な熱量を、チャー燃焼炉２’でチャーの燃焼熱によって加熱された流動媒体ｃ１の顕熱でガス化炉１’に供給しようとするものである。
【０１１２】
統合型ガス化炉１０１と同様に、ガス化炉１’で発生した可燃性ガスｂを燃焼させる必要がないことから、可燃性ガスｂの発熱量を高く維持できるという特徴がある。２塔循環方式はガス化炉１’、チャー燃焼炉２’間の充分な粒子循環量の確保、粒子循環量制御、安定運転といった、高温粒子の取り扱いが、統合型ガス化炉１０１よりも難しいという点があり、また、チャー燃焼炉２’の温度制御が他操作と独立してできないという運用面の難しさはあるが、可燃性ガスｂの発熱量を高く維持できるという特徴を活かしたガス供給装置として利用することができる。ガス供給装置の構成としては、第１〜第４の実施の形態の統合型ガス化炉１０１を２塔循環式ガス化炉１１１に置きかえればよい。基本的作用、効果は、他の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。
【０１１３】
図７のフロー図を参照して、本発明の第５及び第６の実施の形態を説明する。この実施の形態は、第１〜第４の実施の形態で用いるガス化炉に脱塩素性能を向上させるための装置を付加したものである。その他の部分は、他の実施の形態と同様であるので、共通部分は図示を省略してある。また重複した説明は省略する。
【０１１４】
第５の実施の形態のガス供給装置は、廃棄物または固体燃料ａを統合型ガス化炉１０１に供給する前に、高塩素含有物と低塩素含有物に分け、高塩素含有物を燃焼室（燃焼炉）２に、低塩素含有物をガス化室（ガス化炉）１に供給することにより、生成ガス（可燃性ガス）中の塩素濃度を低減することを特徴とする。
【０１１５】
このように、廃棄物または固体燃料ａに塩素を多く含有する物質と、塩素をあまり含有しない物質とが含まれる場合、これらを分別して取り扱うことにより、ガス化室１からの可燃性ガス中の塩素濃度を低減することができる。
【０１１６】
高塩素含有物としては、塩素を含有する塩化ビニル等の廃プラスチックや自動車のシュレッダーダスト等が利用できる。一方低塩素含有物としては、非塩素含有のプラスチック類、木材チップ等のバイオマス廃棄物、廃タイヤ等が利用できる。廃棄物または固体燃料ａが、このような異種類の複数の廃棄物から構成されている場合は、受入時に種類毎に分けておくことにより、別個に扱うことができる。
【０１１７】
また、処理する廃棄物ａが種々雑多な廃プラスチック類の混合物である場合には、図７のフロー図に示されるような形態とすることにより、塩素分を含有する廃プラスチックを選別してから、炉に供給することができる。
【０１１８】
本実施の形態では、統合型ガス化炉１０１に不要物処理機構としての高塩素含有物・低塩素含有物選別機５０１を設置し、選別機５０１と燃焼室２とを高塩素含有物を導く経路３３１で接続する。同様に、選別機５０１とガス化室１とを低塩素含有物を導く経路３３２で接続する。また選別機５０１の、処理対象物ａの供給側に破砕機５０２を設置する。選別機５０１としては例えば遠心分離機を用いる。このように構成することにより、ガス化室で発生するガス中に含まれ得る不要物としての塩素の量を低減（又は除去）することができる。この場合、塩素はガスにとって不要なものであるだけでなく、製品にとって有害な有害物でもあり、この場合の不要物処理機構は有害物処理機構と呼んでもよい。
【０１１９】
このように構成すると、廃プラスチック中に含まれる塩化ビニル樹脂を５０１で選別し、塩化ビニル樹脂除去後の廃プラスチックを経路３３２を通してガス化室１へ、塩化ビニル樹脂を経路３３１を通して燃焼室２へ供給する。このようにして、ガス化室１からの可燃性ガス中の塩素濃度を低減することができる。
【０１２０】
選別の手法としては、廃プラスチック類を破砕機５０２で破砕し、被破砕物を遠心分離式の選別機５０１で選別することにより、ポリエチレン、ポリスチレン等の非塩素含有樹脂より比重の大きい塩化ビニル樹脂を選択的に取り除くことができる。
【０１２１】
また本発明の第６の実施の形態の統合型ガス化炉は、図７に示すように、ガス化室１に脱塩剤を供給する不要物処理機構（有害物処理機構）としての脱塩剤供給機５０３を設置することにより、廃棄物または固体燃料ａに含有される塩素分の脱塩処理を流動床内で行うことを図ったものである。
【０１２２】
一般に、石炭燃焼用の流動層炉等では、炉内に脱硫剤として石灰石を投入し、炉内で石炭中の硫黄分と反応させる炉内脱硫の例が見られるが、第６の実施の形態は、これと同様な手法で、炉内に脱塩剤を投入して脱塩処理を行うものである。
【０１２３】
前記脱塩剤は、石灰石、生石灰、消石灰、ドロマイトのいずれか１つまたはそれらの混合物であることを特徴とするとよい。このような脱塩剤を投入することにより、統合型ガス化炉１０１のガス化室１の流動層内で廃棄物中の塩素分あるいはその放出による塩化水素ガス等と反応させ、ガス化室１内で脱塩を行うことができる。
【０１２４】
また、上記のような石灰を含有する脱塩剤は、タール分解触媒としての機能を有するので、ガス化室１で生成した可燃性ガス中のタール分含有量を低減させる効果も期待できる。
【０１２５】
さらに、前記脱塩剤は粒子状の固体であり、その粒径は、該粒子の終端速度が前記ガス化室及びチャー燃焼室のフリーボード部におけるガス流速よりも大きいようにするのが好ましい。このように、脱塩剤の粒径をその終端速度がガス化室のフリーボード流速よりも大きくなるように決定すると、層内で効果的に脱塩反応を行い、後段に脱塩剤を飛散させないようにすることができる。
【０１２６】
このとき、廃棄物または固体燃料ａに含有される低塩素含有物中の塩素分とガス化室１において反応した後の脱塩剤は、ガス化室１から燃焼室２に移送されるチャーｈ及び流動媒体ｃ１と共に、燃焼室２に移送される（図２参照）。この脱塩剤は燃焼室２内にて高温に晒されることにより塩素分を放出して再生し、再度脱塩剤としてガス化室１に供給して使用することが可能である。このように、反応後の脱塩剤を装置内で再生し、再度脱塩剤として利用することにより、ガス供給装置としてのランニングコストを軽減することができる。
【０１２７】
以上のように、本発明の第５、第６の実施の形態に係るガス供給装置では、第１〜第４の実施の形態に加えて、被処理物ａを高塩素含有物と低塩素含有物とに分離する選別機５０１（図７参照）と；選別機５０１で選別された高塩素含有物をチャー燃焼室２に供給する供給路３３１と；選別機５０１で選別された低塩素含有物をガス化室１に供給する供給路３３２とを備えるとよい。ここで、選別機５０１の前段に被処理物ａの破砕機５０２を備えるようにしてもよい。
【０１２８】
このように構成すると、選別機を備えるので高塩素含有物と低塩素含有物とに分離することができ、供給路３３１と供給路３３２とを備えるので、分離選別された高塩素含有物をチャー燃焼室に、また低塩素含有物をガス化室に供給することができる。これにより、可燃性ガスｂの塩素濃度を低く抑えることができる。
【０１２９】
また、本発明の以上の実施の形態に係るガス供給装置では、可燃性ガスｂを脱塩素処理する、脱塩素処理装置４０４を備えるようにしてもよい（図５参照）。脱塩素処理は、特に分離装置で固体粒子を分離された後の前記可燃性ガスに施すのが好ましい。
【０１３０】
このように構成すると、脱塩素処理装置４０４を備えるので、素材製造装置に供給する可燃性ガスから塩素を除去することができる。
【０１３１】
また、本発明の以上の実施の形態に係るガス供給装置では、ガス化室１またはチャー燃焼室２に脱塩剤を供給する脱塩剤供給装置５０３を備える（図７参照）ようにしてもよい。このように構成すると、廃棄物または固体燃料に含まれる塩素分を、ガス化室またはチャー燃焼室内で脱塩することができるので、可燃性ガスｂの塩素濃度を低く抑えることができる。
【０１３２】
また、本発明の以上の実施の形態に係るガス供給方法では、被処理物ａを高塩素含有物と低塩素含有物とに分離する分離工程を備え；前記分離工程で分離された低塩素含有物を前記ガス化工程に供し、前記分離工程で分離された高塩素含有物を前記チャー燃焼工程に供し、前記チャー分と共に燃焼させるようにしてもよい。このガス供給方法では、さらに前記ガス化供給工程または前記チャー燃焼工程が、脱塩剤を供給する脱塩剤供給工程を含むようにするとよい。
【０１３３】
また、本発明の以上の実施の形態に係るガス供給方法では、前記ガス化工程又は前記チャー燃焼工程は、前記流動媒体中に脱塩剤を供給する工程を含むようにしてもよい。
【０１３４】
図８の線図を参照して、第６の実施の形態の作用を説明する。ガス化室１に塩素を含有した廃棄物が供給されている場合、ガス化室１内は廃棄物の熱分解によって発生した塩化水素等の塩素含有ガスが多量に存在する状況下にある。廃棄物の性状やガス化条件にもよるが、数％程度の塩素を含有する廃棄物をガス化し、その塩素分の全量が塩化水素ガスとなったと仮定すると、生成ガス中の塩化水素ガス濃度は数１００〜数１０００ｐｐｍに及ぶ高濃度となる。
【０１３５】
脱塩剤の脱塩性能は塩化水素ガスとの平衡関係によって決まる。脱塩剤として生石灰、消石灰、炭酸カルシウム等を用いた場合、炉内ではいずれも仮焼により生石灰ＣａＯが生じ、これが以下の平衡反応により塩化水素ガスＨＣｌと反応して塩化カルシウムＣａＣｌ２を生じる。
ＣａＯ＋２ＨＣｌ ←→ ＣａＣｌ２＋Ｈ２Ｏ
【０１３６】
図８は上式における塩化水素ガスの平衡濃度を温度に対して示したものである。横軸はガス温度（℃）、縦軸はＨＣｌ平衡濃度（ｐｐｍ）である。本図は、一般的な例として、ガス中の水蒸気分圧を０．２気圧とした場合を示している。
【０１３７】
塩化水素ガスの平衡濃度は、ガス温度７００℃では約５０００ｐｐｍ、６００℃では約９００ｐｐｍであるが、低温になるほど急激に低下し、５００℃では約１００ｐｐｍ、４００℃では実に１０ｐｐｍ以下となる。前記の通り、ガス化室１における熱分解反応熱を確保するために、本発明の実施の形態で用いる統合型ガス化炉１０１ではチャー燃焼室２の層温はガス化室１の層温より高くとられる。その温度は、前記したようにガス化室１では４００〜７００℃、チャー燃焼室２では６００〜９００℃といった温度域に設定する。図９から分かるように、この温度域において両室の温度差を利用し、ガス化室１における塩素分の固定と、燃焼室２における塩素分の放出を効果的に行うことができる。
【０１３８】
例えば、ガス化室１の層温を５００℃とすると、５００℃における塩化水素ガスの平衡濃度は約１００ｐｐｍであるため、前記数１００〜数１０００ｐｐｍの塩化水素ガスの大半を塩化カルシウムとして固定できる。さらに、反応後の塩化カルシウムを流動媒体とともに燃焼室２に移送した場合、燃焼室２の層温が７００℃であれば、塩化水素ガスの平衡濃度は約５０００ｐｐｍとなるため、塩化カルシウムの大半は塩素を放出することができる。即ち、塩化カルシウムは生石灰に再生されるため、これをガス化室１に循環することにより脱塩剤として再使用することができる。なお、燃焼室２の流動媒体中には、水蒸気を含んだガスを供給する方が、塩素を放出し、ＣａＯに再生する上で好ましい。
【０１３９】
上記の目的からは、ガス化室１の層温を６００℃以下、燃焼室２の層温を６００℃以上とするのがよい。特にガス化室１の層温を５００℃以下、燃焼室２の層温を７００℃以上とするのが好ましく、さらに好ましくはガス化室１の層温を４５０℃以下、燃焼室２の層温を８００℃以上とする。
【０１４０】
なお、脱塩剤として石灰石（炭酸カルシウム）を用いる場合は、炭酸カルシウムを９００℃以上の高温に晒して仮焼を行い、生石灰を生成する必要があるため、燃焼室２の層温を９００℃以上とすることが望ましい。また、消石灰を用いる場合は約５８０℃以上で生石灰への仮焼が行えるため、燃焼室２の温度は６００℃以上であれば十分である。
【０１４１】
なお、ガス化室１内で塩素分と反応した脱塩剤は、流動媒体と共に炉下から抜き出し、分級装置１０２（図１他参照）によって流動媒体と分級して排出したり、流動媒体ごと湿式洗浄することにより洗浄水に溶解させて分離排出することもできる。特に、燃焼ガスｅ中に塩素分を混入させたくないときは、反応後の脱塩剤はチャー燃焼室へは還流させず、上記のように炉下から抜き出すのがよい。
【０１４２】
従来、ガス中の塩素分を除去する場合、脱塩プロセスの制約から、ガス化炉で生成した高温の可燃性ガスを冷却する必要があり、その冷却による顕熱ロスが無視できないという問題があった。本実施の形態によれば、可燃性ガスを冷却する必要がなく、効率の高い運転が可能となる。
【０１４３】
なお、セメントキルンに微粉炭バーナの代替として、廃プラスチックを微粉砕したものを吹き込む方法もあり得る。しかし、廃プラスチック中に塩素分が含まれる場合、セメント製品の塩素濃度に影響を及ぼすため、吹き込み可能な廃プラスチックの種類が塩素分を含まないものに限られること、廃プラスチックの微粉砕には多大な動力を必要とすること、廃プラスチックに混入した金属類等の不適物を事前に除去する工程が必要となることなどの問題点がある。本発明の実施の形態によれば、このような問題を効果的に解決することができる。
【０１４４】
また、第１〜第６の実施の形態では、セメント焼成炉の形態としてキルン式を対象として示しているが、もちろん流動床式等、他の形式のセメント焼成炉であってもよい。このような本発明の実施の形態のセメント焼成装置及びセメント焼成方法によれば、処理対象の廃棄物中に含まれる不適物に影響されず、セメント焼成炉に用いるのに十分な高発熱量のガスを廃棄物から得ることにより、従来以上の量の廃棄物を燃料として使用でき、しかも塩素含有量の少ない高品質なセメント製造が可能となる。
【０１４５】
以上のように、本発明の実施の形態であるガス供給装置の応用例であるセメント焼成システムは、例えば図１、３、４、５、６、７に示すように、これまでに説明したガス供給装置１０１または１１１と、素材製造装置としてセメント焼成炉２０１を備える。
【０１４６】
このように構成すると、前記のようなガス供給装置１０１、１１１を備えるので、可燃性ガスを不要物除去装置を介して例えば発熱量の高い燃料を必要とする部分例えばセメントキルンの窯前部に導き、燃焼ガスはセメント焼成炉に供給せずに排出するといったように用途に従って別々に処理することができる。このとき燃焼ガスは、発熱量は低いがある程度の温度を有するので、熱回収装置を介して排出するようにしてもよい。
【０１４７】
以上のように、本発明の実施の形態であるガス供給方法の応用例であるセメント焼成方法は、これまでに説明したガス供給方法によってガスｂを供給し、前記ガスｂを供給された素材製造装置としてのセメント焼成炉２０１でセメント焼成を行なう。
【０１４８】
このように構成すると、可燃性ガスを供給する第１のガス化工程を備えるので、ガス化工程で生成した可燃性ガスｂをセメント焼成炉２０１に供給することができ、不要物除去工程を備えるので可燃性ガスｂから可燃性ガスを素材製造装置で利用するのに支障のあり得る物を除去することができる。またチャー分を燃焼するチャー燃焼工程を備えるので、ガス化工程で必要とされる熱量を得ることができ、また燃焼ガスを生成することができ、燃焼ガスを可燃性ガスと混合することなく燃焼ガス排出部に導く燃焼ガス排出工程を備えるので、可燃性ガスの発熱量を維持することができる。したがって、セメント焼成炉の例えば窯前部に可燃性ガスを導き、燃焼ガスは別途熱回収装置としての廃熱ボイラ等で利用することができる。このようにして、エネルギーの有効利用を図りつつ、高品質のセメントを焼成することができる。
【０１４９】
これまでは、第１に、セメント焼成炉のような工業プロセスでは、製品の品質を保つために、種々雑多な成分が含まれる廃棄物の利用にはなじみにくいため、廃棄物の燃料利用が十分に行われていなかった。品質に関して特に影響を与える代表的な成分は塩素分である。製鉄プロセスやセメント焼成プロセスで廃プラスチックを燃料として利用しようとしても、廃プラスチック中に塩化ビニル樹脂等の塩素含有プラスチックが含まれていると、廃プラスチックの燃焼あるいは熱分解の過程で塩素分が放出され、これが製品である銑鉄やセメントの塩素濃度に影響を及ぼす。鉄やセメントなどは、機械的性能面の要求から製品の塩素濃度の基準は特に厳しく、これが廃棄物による燃料代替を困難にしていた。以上説明した本発明の実施の形態の適用例では、廃棄物に対して複雑な前処理を行なうことなく、したがってコストの増大を招くことなく、廃プラスチック等の利用を図ることができる。
【０１５０】
第２に、前記のような工業プロセスでは、大量の製品を均質に製造するため、廃棄物のように性状が変動する燃料の使用には向かない。このため、廃棄物を燃料として活用するためには、廃棄物の性状の変動を吸収して安定に熱供給ができるようなプロセスが求められる。廃プラスチック、廃タイヤ、カーシュレッダーダスト等の固体廃棄物は、その高い発熱量から燃料としての利用が期待されているが、固体であるがゆえに安定した熱供給を行うことが難しいという一面もあった。
【０１５１】
以上説明した本発明の実施の形態の適用例では、多大な動力と費用を必要とする廃棄物の微粉砕、スラリー化による性状の均質化等の前処理をすることなく、廃棄物を燃料として利用して、工業的に大量かつ安価にセメント等の生産を行うことが可能となる。
【０１５２】
廃棄物を燃料として利用する場合、第３に、１０００〜２０００℃を超える様な高温を安定的に得ることが困難であるという問題があった。前記、第１、第２の理由を満足させるために、廃棄物を一度熱分解・ガス化させることで、ガス体という扱い易い形で安定的に燃料として利用することが考えられる。特に、ガス化速度をある程度緩慢にすることにより、原料の成分変動を吸収することができる他、塩素分の除去についてもガス体からの塩素分吸収は比較的簡便に行なうことができるというメリットがある。しかし、このようなガス化炉で得られるガスは、廃棄物の性状にもよるが、一般に化石燃料にくらべて発熱量が低いため、最高到達温度が低く、プロセスが要求する十分な高温が得られないという問題があった。前記の通り、各種の高温プロセスはいずれも製品の品質上、その「高温」という条件を確保することが重要であり、安定して高温が得られないと品質が低下する。
【０１５３】
以上説明した本発明の実施の形態では、高発熱量の可燃性ガスが得られるので、安定して高温を得ることが可能となる。このようにして、廃棄物を用いて発生したガスを高温プロセスで用いることが可能となる。
【０１５４】
一般に、セメント焼成工程は、大量の化石燃料を消費するプロセスであるが、本発明の実施の形態によれば、化石燃料の代替として廃プラスチックや廃タイヤ等の各種廃棄物を積極的に利用することが可能となり、廃棄物の有効利用と化石燃料使用量の大幅な削減を図ることができる。
【０１５５】
以上の実施の形態では、本発明の実施の形態であるガス供給装置を素材製造装置としてのセメントの焼成装置に使用するものとして説明したが、これに限らず他の素材製造装置にも使用することができる。また素材製造装置では、本発明のガス供給装置からの可燃性ガスｂ、または燃焼ガスｅだけを熱源として利用する必要はなく、従来の化石燃料を併用してもよい。
【０１５６】
以上の実施の形態では、ガス供給装置で用いる炉が流動床式ガス化炉の場合を説明したが、これに限らず、例えばキルン式ガス化炉を用いてもよい。この場合は、キルンの中に廃棄物または燃料を収納し回転しながら加熱することにより、廃棄物または燃料をガス化する。そしてガス化残査として発生したチャーを、他のチャー燃焼炉において燃焼する。その結果発生した熱量を、前記キルンの加熱源として用いる。
【０１５７】
近年、地球環境問題から化石燃料の使用量削減と廃棄物の有効利用が重視され、各種の工業プロセスにおいて廃棄物の熱利用が試みられ始めている。こうした熱利用は一般的に廃棄物ボイラーなどのように、工場等において発生した廃棄物をボイラーで燃焼させ、蒸気として熱回収を行い、発電利用や比較的低温な熱利用の形で用いるのが一般的であった。エネルギー有効利用の観点からは、今後はより高温のプロセスの熱源として廃棄物の熱利用を行っていくことが期待されている。
【０１５８】
工業的な高温プロセスの代表例が製鉄業における高炉である。高炉では鉄鉱石をコークスと２０００℃以上にも及ぶ高温で反応させることにより還元し銑鉄を製造する。コークスは高温を得る熱源および還元剤としての役割を有している。本発明の実施の形態によるガス供給装置で発生した可燃性ガスを高炉のコークスに対する補助燃料として、また燃焼ガスを鉄鉱石、石灰、コークスの予熱に利用することにより、化石燃料の使用量を削減した高炉を実現できる。
【０１５９】
他の例としては、ガラス製造プロセスがある。ガラスは珪砂・ソーダ灰・石灰石等を主原料とし、これらを調合後に約１３００〜１６００℃の高温で完全に溶解して不純物を除去して製造される。加熱源としては化石燃料バーナが用いられており、熱効率を高めるために蓄熱式の窯炉を用いるなどの工夫が行われている。
【０１６０】
また、陶磁器やタイルなど、セラミックス類の焼成プロセスも、高温を必要とするプロセスの一例である。製品の種類にもよるが、これらの焼成は一般に予熱、乾燥から焼成、冷却に至るまで、トンネル炉と呼ばれる長尺の炉でゆっくり時間をかけて行われる。製品の品質は焼成工程でほぼ決まり、その温度は約１２００℃以上である。
【０１６１】
本発明の実施の形態であるガス供給装置は、以上のような種々の工業的な高温プロセスに使用することができる。
【０１６２】
以上、いくつかの図を用いて、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は本発明の一例を示したものであり、この発明の範囲を限定するものではない。
【０１６３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ガス化室で生成した可燃性ガスを１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置に供給する第１のガス経路と、第１のガス経路に配置された不要物除去装置を備えるので、第１のガス経路で供給される可燃性ガスから不要物を除去することができる。また、チャー燃焼室で生成した燃焼ガスを燃焼ガス排出部に導く、第１のガス経路とは別に設けられた第２のガス経路を備えるので、可燃性ガスが素材製造装置で利用される前に、あるいは素材製造装置内で、燃焼ガスと可燃性ガスとが混合することがないガス供給装置を提供することが可能となる。また、前記ガス化室で生成した可燃性ガスを１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置に供給する第１のガス経路を備えるので、廃棄物使用にあたって制約の大きい素材製造装置に廃棄物から生じた可燃性ガスの供給を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるガス供給装置と、それを用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いる統合型ガス化炉の原理を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態であるガス供給装置と、それを用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態であるガス供給装置と、それを用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態であるガス供給装置と、それを用いたセメント焼成システムを示すフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態に用いる別のガス化炉（２塔循環型ガス化炉）の原理を示した図である。
【図７】本発明の第５及び第６の実施の形態である、セメント焼成システムに用いる統合型ガス化炉回りの装置を示すフロー図である。
【図８】ガス温度とＨＣｌ平衡濃度の関係を示す線図である。
【符号の説明】
１ ガス化室
２ チャー燃焼室
３ 熱回収室
４ 沈降チャー燃焼室
１１、１２、１３、１４、１５ 仕切壁
２１、２２、２５ 開口
１０１ 統合型ガス化炉
１０２ 不燃物分級装置
２０１ セメントキルン
２０２ 窯前部
２０３ 窯尻部
２０４ 仮焼炉
２０５ 熱回収装置
２０６ 煙突
２１１ キルン冷却装置
４０１ 分離装置
４０２ 改質装置
４０３ 熱回収装置
４０４ 脱塩素処理装置
ａ 廃棄物または固体燃料
ｂ 可燃性ガス
ｃ 流動媒体
ｃ１ ガス化室からチャー燃焼室に移送される流動媒体
ｃ２ チャー燃焼室からガス化室に移送される流動媒体
ｃ３ 不燃物に同伴して排出される流動媒体
ｄ 不燃物
ｅ 燃焼ガス
ｆ 灰分及び微粒チャー
ｇ 流動化ガス
ｈ ガス化室からチャー燃焼室に移送されるチャー
ｋ 酸化剤
ｌ スクラバ洗浄水
ｍ セメント原料
ｎ セメントクリンカ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas supply device and a gas supply method, and in particular, heats a combustible gas obtained by pyrolyzing various wastes, solid fuel, and the like in a gas utilization device such as a cement firing process, a blast furnace, and a glass manufacturing process. The present invention relates to a gas supply device and a gas supply method used for fuel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been a gasification furnace in which various wastes are pyrolyzed with a heated fluid medium, and a combustible gas obtained by the pyrolysis is supplied to, for example, a blast furnace, a cement firing furnace, or the like. Here, the fluid medium is heated by partially burning the waste. In such a gasification furnace, unsuitable materials such as metals contained in waste are efficiently removed by a fluidized bed formed by a heated fluidized medium, and obtained by combustion gas and thermal decomposition generated by partial combustion. The combustible gas was used as fuel for blast furnaces and cement firing furnaces.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the gas obtained in such a conventional gasification furnace has a lower calorific value per unit mass than ordinary fossil fuels, although it depends on the properties of the waste. As an alternative to this, it may be difficult to obtain a high temperature state of 1400 to 1500 ° C. necessary for the final step of cement firing, and it is difficult to use fuel with a low calorific value even in a blast furnace, In such a case, there is a problem that the use destination of the obtained gas is limited.
[0004]
In addition, the gas obtained in this way contains unnecessary substances. If the accompanying gas is combusted as it is, for example, before the cement kiln kiln, it affects the quality of the cement product, or a device such as a burner. There was a problem of affecting.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and even if there is an object that is unsuitable for gas utilization in the object to be processed, it is not affected by this, and a sufficient amount of heat for use in the gas utilization apparatus is applied. It is an object of the present invention to provide a gas supply apparatus and a gas supply method that can be obtained from a processed product and that unwanted substances in the generated gas do not adversely affect the gas utilization apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above purposeofThe gas supply device according to the invention can be3As shown in FIG. 1, a gasification chamber 1 that thermally decomposes the object to be processed a to generate a combustible gas b and chars h and f; A char combustion chamber 2 to be generated; first gas paths 301-1 and 301-2 for supplying the combustible gas b generated in the gasification chamber 1 to the gas utilization device 201; and a first gas path 301-1; An unnecessary object removing device 401 (or 404 shown in FIG. 4) disposed in 301-2; a first gas path 301-1, which guides the combustion gas e generated in the char combustion chamber 2 to the combustion gas discharge unit 206; And a second gas path 302 provided separately from 301-2.
[0007]
The combustion gas discharge unit is, for example, a chimney 206, and the first gas paths 301-1 and 301-2 and the second gas path 302 form a separate system path at least up to the chimney 206, and are mixed until then. There is nothing. More typically, the combustible gas b supplied through the first gas paths 301-1 and 301-2 is supplied or discharged through the second gas path 302 until it exits the gas utilization device 201. It is not mixed with the combustion gas e.
[0008]
The unnecessary material of the unnecessary material removing device refers to a material that is not suitable to be included in the combustible gas in the gas utilization device. For example, first, there are unnecessary components such as chlorine, sulfur and the like that have an influence on the product recovery in the gas utilization device, that is, harmful substances. Secondly, if it is contained in the combustible gas b such as ash or char, it becomes difficult to handle the combustible gas b. Typically solids. For example, if ash and char are contained in the flammable gas b, there is a risk of clogging troubles in the burner portion that burns the flammable gas b, but if the gas utilization device is a cement kiln, Both ash and char can be used as part of the cement material. That is, the “unnecessary object” is an unnecessary object for the combustible gas b and does not mean an unnecessary object in the gas utilization apparatus.
[0009]
The gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are preferably formed integrally so as to be adjacent to each other with a single wall as shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG. The gasification furnace 1 ′ and the char combustion furnace 2 ′ may be formed as independent furnaces, respectively. The material to be treated is typically waste (especially low-calorific waste or chlorine-containing waste such as biomass such as municipal waste or wood) or coal (especially low-grade coal such as peat). Solid fuel. In the gasification chamber (furnace), ash is typically generated in addition to char.
[0010]
A gas utilization device is typically an industrial device that requires a high temperature heat source. This industrial apparatus is typically a raw material manufacturing apparatus, a pig iron manufacturing apparatus (blast furnace) that requires a high temperature of 2000 ° C. or higher, a glass manufacturing apparatus that manufactures at a high temperature of 1300 to 1600 ° C., or ceramics , Tiles, ceramics, cement and the like, a baking apparatus that requires a temperature of 1200 to 1500 ° C. for production. The cement baking apparatus is, for example, as shown in the flowchart of FIG.
[0011]
Hereinafter, the term “fuel” may be used for coal or the like separately from waste, such as “waste or fuel”, or may be called fuel including waste as combustible material.
[0012]
If comprised in this way, since it comprises the 1st gas path | route which supplies the combustible gas produced | generated in the gasification chamber to a gas utilization apparatus, and the unnecessary substance removal apparatus arrange | positioned in the 1st gas path | route, 1st gas Unnecessary substances can be removed from the combustible gas supplied through the route. In addition, since the second gas path provided separately from the first gas path for guiding the combustion gas generated in the char combustion chamber to the combustion gas discharge unit is provided, before the combustible gas is used in the gas utilization device. In addition, the combustion gas and the combustible gas are not mixed in the gas utilization apparatus. The combustion gas generated in the combustion chamber is typically hot enough to recover waste heat.
[0013]
  In order to achieve the above purpose,According to the present inventionFor example, as shown in FIGS. 2 and 1, the gas supply device causes a high-temperature fluid medium c1 to flow inside to form a gasification chamber fluidized bed having a first interface, and in the gasification chamber fluidized bed, A gasification chamber 1 for gasifying the workpiece a; a high-temperature fluid medium c2 is caused to flow inside to form a char combustion chamber fluidized bed having a second interface; The char combustion chamber 2 that burns the generated char h in the char combustion chamber fluidized bed and heats the fluid medium c2; the combustible gas b generated in the gasification chamber 1 requires a high-temperature heat source of 1200 ° C. or higher First gas paths 301-1 and 301-2 supplied to the material manufacturing apparatus 201; and an unnecessary material removing apparatus 401 (404 shown in FIG. 4) disposed in the first gas paths 301-1 and 301-2. And: Combustion gas e generated in the char combustion chamber 2 is discharged. A second gas path 302 provided separately from the first gas paths 301-1 and 301-2 led to 206; the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are provided in the respective fluidized beds. In the vertical direction above the interface, it is partitioned by a first partition wall 15 so that there is no gas flow, and a communication port that connects the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 is formed below the first partition wall 15. In addition, a communication port 25 having a height at the upper end of the communication port equal to or lower than the first interface and the second interface is formed, and the char is passed from the char combustion chamber 2 side to the gasification chamber 1 side through the communication port 25. The fluid medium c2 heated in the combustion chamber 2 is configured to move.
[0014]
  When configured in this manner, the fluid medium typically circulates as a heat medium that supplies high-temperature heat obtained in the char combustion chamber by the circulation to the gasification chamber as necessary reaction heat for pyrolysis gasification. Works. Moreover, since it becomes a char carrier medium for supplying unburned carbon (char) generated in the gasification chamber to the combustion chamber, it is possible to easily process the object to be processed.In addition, since the first gas path for supplying the combustible gas generated in the gasification chamber to a material manufacturing apparatus that requires a high-temperature heat source of 1200 ° C. or higher is provided, the material manufacturing apparatus has a large restriction on the use of waste. It is possible to efficiently supply the combustible gas generated from the waste.
[0015]
  When the unwanted substance removing device is a solid particle separation device, the solid particles f separated by the separation device 401 are separated from the combustible gas b.Material production equipmentA third path 321 to be supplied to 201 may be provided. The solid particles at this time are typically ash and fine char.
[0016]
  When configured in this way, the solid particles separated by the separation device are separated from the combustible gas,Material production equipmentThe separated solid particles can be supplied separately from the combustible gas to a place suitable for supplying the solid particles.
[0017]
  Also,the aboveThe gas supply apparatus includes a heat recovery chamber 3 provided in contact with the char combustion chamber 2; a second fluid bed partitioning the fluidized bed portion of the char combustion chamber fluidized bed between the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3. The partition wall 12 is provided, an opening 22 is formed in the lower part of the second partition wall 12, and the fluid medium in the char combustion chamber 2 flows into the heat recovery chamber 3 from the upper part of the second partition wall 12, A circulation flow returning to the char combustion chamber 2 through the opening 22 is formed.You may do. The lower part of the partition wall is typically near the hearth surface.
[0018]
With this configuration, since the heat recovery chamber is provided, the heat generated in the char combustion chamber can be recovered, and the difference between the amount of heat required in the gasification chamber and the amount of heat generated in the char combustion chamber is recovered here. By doing so, the bed temperature of the char combustion chamber or the gasification chamber can be kept constant, that is, it can contribute to achieving a heat balance.
[0019]
  Also,the aboveThe gas supply device may include a heat recovery device 205 disposed in the second gas path 302. The heat recovery device is typically a waste heat boiler, or may be configured to heat the combustion air used in the char combustion chamber by using an air preheater.
[0020]
If comprised in this way, since the heat recovery apparatus is provided, the heat | fever which combustion gas has can be collect | recovered and utilized.
[0021]
  Also,According to the present inventionFor example, as shown in FIG.the aboveA gas supply apparatus 101; and a material manufacturing apparatus 202 that introduces the combustible gas b generated in the gasification chamber 1 and requires a high-temperature heat source of 1200 ° C. or higher. When configured in this manner, the gas supply device can efficiently supply the combustible gas generated from the waste to the material production device that is largely restricted in using the waste, and the amount of waste used can be greatly increased. It becomes a material manufacturing system that can.
  Also,the aboveIn the material manufacturing system, the material manufacturing apparatus 201 may be any one of a pig iron manufacturing apparatus, a glass manufacturing apparatus, and a baking apparatus. If comprised in this way, the combustible gas which has the potential which produces higher temperature can be used effectively.
  Also,According to the present inventionFor example, as shown in FIG. 1, the material manufacturing system includes a rotary kiln having a kiln bottom portion 203 for introducing a cement material m and a kiln front portion 202 for deriving a clinker n generated by heating the introduced cement material. Kiln 201; the material manufacturing apparatus is cement kiln 201the aboveA first gas path 301-2 is connected to the kiln front part 202 so as to introduce the combustible gas b generated in the gasification chamber 1 into the kiln front part 202. With this configuration, the combustible gas, which is a gas body, is supplied to the front of the kiln, so handling and flame shape control are easier than when the waste is supplied directly to the front of the kiln as a solid. In addition, the material manufacturing system has the advantage that crushing for blowing and removal of inappropriate materials are unnecessary.
  In addition, a gas supply method for achieving the above object includes a gasification step of thermally decomposing the object to be processed a to generate a combustible gas b and char h; and burning the char fraction h generated in the gasification step Then, while obtaining the amount of heat necessary for the pyrolysis reaction in the gasification step, the char combustion step for generating the combustion gas e; and the combustible gas b that is generated in the gasification step is supplied to the gas utilization device 201 An unnecessary gas removing step of removing an unnecessary material f (chlorine in the form of FIG. 4) from the combustible gas b before being supplied to the gas utilization device 201; and a combustion gas generated in the char combustion chamber 2 a combustion gas discharge step for guiding e to the combustion gas discharge unit 206 without mixing with the combustible gas b.
[0022]
In the gas supply method, the thermal decomposition during the gasification step is performed in a fluidized bed formed of a high-temperature fluidized medium, and the char combustion step is performed by converting the fluidized medium into the gasification step with the obtained amount of heat. It is preferable to include a heating step for use.
[0023]
The gas supply method may include a heat recovery step of recovering heat from the fluid medium heated in the char combustion step.
[0024]
In the gas supply method, the unnecessary substance removing step includes the combustible gas b generated in the gasification step and the solid particles f entrained in the combustible gas b before the first gas supply step. A solid particle supplying step of supplying the solid particles f separated in the separation step to the gas utilization device 201 separately from the combustible gas b. . Here, an unnecessary object is an unnecessary object for combustible gas, and is not necessarily useless.
[0025]
Moreover, you may make it provide the dechlorination process which dechlorinates as an unnecessary thing removal process. Furthermore, a dechlorination treatment step of dechlorinating the flammable gas b after the solid particles f are separated in the unnecessary matter removal step as a further unnecessary matter removal step before the first gas supply step. You may make it prepare.
[0026]
  To achieve the above objectiveMenoFor example, as shown in FIG. 7, the gas supply device causes a high-temperature fluid medium to flow inside to form a gasification chamber fluidized bed having a first interface. A gasification chamber 1 for gasification; and a char combustion chamber fluidized bed having a second interface is formed by flowing a high-temperature fluid medium therein, and the char generated by gasification in the gasification chamber 1 is A char combustion chamber 2 that burns in the fluidized bed of the combustion chamber and heats the fluid medium; a first gas path that supplies the combustible gas generated in the gasification chamber 1 to the gas utilization device; A second gas path provided separately from the first gas path for guiding the burned combustion gas to the combustion gas discharge section; and reducing unnecessary substances contained in the combustible gas attached to the gasification chamber 1 Unnecessary material processing mechanisms 501 and 502 (503); gasification chamber 1 The char combustion chamber 2 is partitioned by a first partition wall so that no gas flows vertically above the interface between the respective fluidized beds, and the gasification chamber is disposed below the first partition wall. And a communication port that communicates with the char combustion chamber, and a communication port having a height at an upper end of the communication port that is equal to or lower than the first interface and the second interface is formed. The fluid medium heated in the char combustion chamber is moved from the combustion chamber side to the gasification chamber side.May be.
[0027]
The unnecessary material processing mechanism is, for example, a high-chlorine-containing / low-chlorine-containing material sorting machine or a desalting agent supply machine.
[0028]
  In order to achieve the above object, the gas supply method according to claim 1 includes a gasification step of thermally decomposing an object to be processed to generate a combustible gas and char; and a char generated in the gasification step. A char combustion step for combusting the gas to obtain a heat quantity necessary for the pyrolysis reaction in the gasification step, and generating a combustion gas; and a high-temperature heat source of the combustible gas generated in the gasification step at 1200 ° C. or higher A combustible gas supply process for supplying to a material manufacturing apparatus that requires a gas;ProcessA combustion gas discharge step that guides the combustion gas generated in step 1 to the combustion gas discharge section without mixing with the combustible gas; the gasification step includes the combustible gas before pyrolyzing the workpiece An unnecessary material treatment step for reducing an unnecessary material contained in the waste material; the waste material treatment step is a high chlorine content material for subjecting the workpiece to the char combustion step and a low chlorine content for the gasification step. This is a sorting process for sorting into products.
  Further, as described in claim 2, in the gas supply method according to claim 1, the raw material manufacturing apparatus may be any one of a pig iron manufacturing apparatus, a glass manufacturing apparatus, and a baking apparatus.
  Further, as described in claim 3, in the gas supply method according to claim 1, the raw material manufacturing apparatus derives a kiln bottom portion for introducing the cement material and a clinker generated by heating the introduced cement material. A cement kiln having a rotary kiln with a kiln front; and the combustible gas supply step may be configured to supply the combustible gas generated in the gasification step to the kiln front. .
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol or a similar symbol is attached | subjected to the member which is mutually the same or it corresponds, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0030]
FIG. 1 shows, as a first embodiment according to the present invention, a gas supply device including an integrated gasification furnace 101 and a cyclone 401 as an unnecessary material removal device, and a cement supplied with a gas generated by the gas supply device. It is a flowchart which shows the cement baking system which combined the kiln type cement baking furnace 201 as a baking apparatus. In this flowchart, the basic structure of the gasification furnace portion of the present embodiment is schematically expressed. The cyclone can be called a solid content removing device for removing solid content such as ash or char or a solid content separating device for separating solid content from gas content.
[0031]
The embodiment shown in FIG. 1 is a char that is unnecessary for combustible gas b from combustible gas b obtained by thermally decomposing waste or solid fuel a as an object to be processed in integrated gasification furnace 101. And an ash content f from the combustible gas b. The cement baking apparatus is supplied with gas from this gas supply apparatus. In this apparatus, the integrated gasification furnace 101 includes a gasification chamber 1 that thermally decomposes and gasifies waste or solid fuel a, and a char combustion chamber 2 that burns a char fraction h generated in the gasification chamber 1. The combustible gas component b generated in the gasification chamber 1 and the combustion gas component e generated in the char combustion chamber 2 are separated. The combustible gas component b is supplied to the cement firing furnace 201 after removing unnecessary substances.
[0032]
The present embodiment shows a case where char and ash content f, particularly ash content, which are considered unnecessary for the combustible gas b and removed by the cyclone 401, are mixed with the cement raw material m and used.
[0033]
Here, the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are separated by a partition wall or the like so as not to mix each other's atmosphere, but the unburned carbon (char) obtained in the gasification chamber 1 is gasified. 1 and a heat transfer means for transmitting the combustion heat obtained when the char obtained in the gasification chamber 1 or fuel different from the fuel is burned in the char combustion chamber 2 to the gasification chamber 1 , Preferably, it has a conveying means for conveying the char separated from the gasification chamber 1 to the combustion chamber 2. More preferably, the mechanism for separating the char from the gasification chamber 1, the char transport mechanism, and the means for transmitting the combustion heat are performed using a fluid medium, and more preferably, the chambers are integrated with each other. Integrated.
[0034]
In the embodiment shown in FIG. 1, a case where an integrated fluidized bed gasification furnace 101 is used as the gasification furnace is shown. This is because the integrated gasification furnace 101 is most suitable as a gasification furnace in achieving the object of the present invention. Therefore, unless otherwise specified, the description is limited to the case where the integrated gasifier 101 is used as the gasifier.
[0035]
The present system is a cement firing system that uses a combustible gas b obtained by thermally decomposing waste or solid fuel a in the fluidized bed gasification chamber 1, char and ash content f. The gasification furnace 101 is an integrated fluidized bed gasification furnace, and the interior of the gasification furnace 101 is divided into a gasification chamber 1 and a char combustion chamber 2, and the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are fluidized bed furnaces. Except for the communication port 25 (see FIG. 2) provided near the floor surface, it is completely partitioned by a partition wall, and the height of the upper end of the communication port 25 is equal to or less than the fluidized bed height. In this system, the combustible gas component b generated in the gasification chamber 1 and the combustion gas component e generated in the char combustion chamber 2 are separated, and the combustible gas component b is supplied to the cement firing furnace 201 for combustion. The gas component e is characterized in that it is discharged after being recovered by a separate waste heat boiler. In this case, the fuel a preferably has a low chlorine content and a high calorie content. Therefore, waste tires, relatively high quality coal, plastics containing no chlorine, and the like are preferable.
[0036]
There are several types of cement firing furnaces, such as kiln type and fluidized bed type. Currently, the kiln type is the most used, and the raw material supplied in the rotary kiln is slowly heated and fired, and finally Reaches a high temperature of about 1400-1500 ° C. These high-temperature processes are all processes that use a large amount of fossil fuel because of the high temperature. Therefore, reducing the amount of fossil fuel used by using waste as a fuel has a great effect on improving the economics of the process and preserving the global environment.
[0037]
A cement kiln has multiple fuel inlets such as a calciner, kiln bottom (kiln rear), kiln front (kiln front), etc., and waste to be used when using waste as part of the fuel The input position can be selected according to the type, properties and size of the object.
[0038]
Since the fuel charged into the calciner and the kiln bottom is used for drying and raising the temperature of the cement raw material, the combustion temperature is less restrictive.
[0039]
On the other hand, the front part of the kiln reaches the highest temperature in the process (about 1400-1500 ° C.), and the quality is finally determined as the final stage of cement firing, so there are large restrictions on the combustion temperature, flame shape, etc. . For this reason, the use of fossil fuels such as pulverized coal burners and heavy oil burners has been common until now. Therefore, if a process capable of efficiently supplying waste to the front part of the kiln, which has great restrictions on the use of waste, is developed, the amount of waste used in the cement kiln can be greatly increased. The present invention meets such a need.
[0040]
As shown in FIG. 1, a cement kiln 201 included in a system according to an embodiment of the present invention has a cylindrical kiln having refractory bricks attached to an inner wall. This cylindrical kiln conveys the cement raw material m in one direction while rotating slowly. The cement raw material is heated while being conveyed and becomes a clinker. The clinker exit side of the kiln having a cylindrical structure is a kiln front part 202, and a clinker cooling device 211 for cooling the clinker n that has come out is connected to the kiln front part 202. The cooled clinker n is taken out from the clinker cooling device 211 through the path 304.
[0041]
The entrance side of the cement raw material m of the cylindrical kiln is a kiln bottom part 203, and the kiln bottom part 203 is provided with a calcining furnace 204 for preheating the cement raw material. The cement raw material m is supplied to the calciner 204 from a raw material silo (not shown) through a raw material supply path 303.
[0042]
The lower part of the calcining furnace 204 communicates with the kiln bottom part 203, and combustion gas generated as a result of combustible gas being used for cement firing in the kiln is introduced into the calcining furnace 204 from the kiln bottom part 203 through the communicating part. Is done. The gas is used for drying and preheating the cement raw material m in the calcining furnace 204 and then discharged from an outlet provided near the supply port of the cement raw material m. The discharged gas is guided to a chimney 206 as a combustion gas discharge section through a gas discharge path 305, and is discharged from there as exhaust gas j.
[0043]
  In the present embodiment, in addition to the combustible gas b, char and ash f that are unnecessary for the gas separated from the gas are also included.Material production equipmentIn the case of the cement firing system used in the cement kiln as described above, the combustible gas b may be used, and unnecessary materials may not be used in the cement kiln.
[0044]
Here, the integrated gasifier 101 will be described with reference to the conceptual cross-sectional view of FIG. The integrated gasification furnace 101 includes a gasification chamber 1, a char combustion chamber 2, and a heat recovery chamber 3 that are responsible for three functions of pyrolysis, that is, gasification, char combustion, and heat recovery, respectively. Or it is stored in a rectangular furnace. The gasification chamber 1, the char combustion chamber 2, and the heat recovery chamber 3 are divided by partition walls 11, 12, 13, 14, and 15, and a fluidized bed that is a dense layer containing a fluidized medium is formed at the bottom of each. . In order to flow the fluidized media in the fluidized bed of each chamber, that is, the gasification chamber fluidized bed, the char combustion chamber fluidized bed, and the heat recovery chamber fluidized bed, An air diffuser for blowing fluidized gas into the medium is provided. The air diffuser is configured to include, for example, a perforated plate laid on the bottom of the furnace, and the perforated plate is divided into a plurality of rooms by dividing the perforated plate in the width direction so as to change the superficial velocity of each part in each room. In addition, the flow rate of the fluidizing gas blown out from each room of the air diffuser through the perforated plate is changed. Since the superficial velocity is relatively different in each part of the chamber, the flow medium in each chamber also has a different flow state in each part of the chamber, so that an internal swirl flow is formed. Further, since the flow state is different in each part of the chamber, the internal swirling flow circulates in each chamber in the furnace. In the figure, the size of the hatched arrow shown in the air diffuser indicates the flow rate of the fluidized gas blown out. For example, the thick arrow at the location indicated by 2b has a higher flow velocity than the thin arrow at the location indicated by 2a. Moreover, the white arrow shows the swirl state in each chamber of the fluid medium.
[0045]
The gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are partitioned by a partition wall 11 and a partition wall 15, and the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3 are partitioned by a partition wall 12. 3 is partitioned by a partition wall 13 (note that this figure shows the furnace expanded in plan view, so the partition wall 11 is not between the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2. And the partition wall 13 is shown as if not between the gasification chamber 1 and the heat recovery chamber 3). That is, in the integrated gasification furnace 101, each chamber is not configured as a separate furnace, but is configured integrally as one furnace. Further, a sedimentation char combustion chamber 4 is provided in the vicinity of the surface of the char combustion chamber 2 in contact with the gasification chamber 1 so that the fluidized medium is lowered. That is, the char combustion chamber 2 is divided into a settling char combustion chamber 4 and a char combustion chamber main body other than the settling char combustion chamber 4. For this reason, a partition wall 14 is provided for partitioning the settled char combustion chamber 4 from other parts of the char combustion chamber (char combustion chamber body). The sedimentation char combustion chamber 4 and the gasification chamber 1 are partitioned by a partition wall 15.
[0046]
Here, the fluidized bed and the interface will be described. The fluidized bed has a concentrated layer in a lower part in the vertical direction and containing a fluid medium (eg, silica sand) that is in a fluidized state by a fluidizing gas, and a fluidized medium in the upper part in the vertical direction of the thick layer. It consists of a splash zone where a large amount of gas coexists and the fluid medium is vigorously splashing. Above the fluidized bed, i.e. above the splash zone, there is a free board part mainly containing a gas containing almost no fluid medium. The interface refers to the splash zone having a certain thickness, but may also be considered as a virtual surface intermediate between the upper surface and the lower surface of the splash zone (the upper surface of the dense layer).
[0047]
In addition, when the phrase “partitioned by a partition wall so that there is no gas flow in the vertical direction above the fluidized bed interface”, it is necessary to prevent gas flow above the upper surface of the dense layer below the interface. preferable.
[0048]
The partition wall 11 between the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 is partitioned almost entirely from the furnace ceiling 19 toward the furnace bottom (perforated plate of the diffuser), but the lower end is in contact with the furnace bottom. There is nothing, and there is a second opening 21 in the vicinity of the furnace bottom. However, the upper end of the opening 21 does not reach the upper part of either the gasification chamber fluidized bed interface or the char combustion chamber fluidized bed interface. More preferably, the upper end of the opening 21 does not reach the upper part of either the upper surface of the rich layer of the gasification chamber fluidized bed or the upper surface of the rich layer of the char combustion chamber fluidized bed. In other words, the opening 21 is preferably configured so as to be always hidden in the thick layer. That is, the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are separated by partition walls so that there is no gas flow at least in the freeboard portion, more specifically above the interface, and more preferably above the upper surface of the dense layer. It will be partitioned.
[0049]
  The partition wall 12 between the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3 has an upper end near the interface, that is, above the upper surface of the dense layer, but below the upper surface of the splash zone. The lower end of 12 extends to the vicinity of the furnace bottom, and the lower end does not contact the furnace bottom as in the partition wall 11, and there is an opening 22 in the vicinity of the furnace bottom that does not reach above the upper surface of the thick layer. In other words, only the fluidized bed portion is partitioned between the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3 by the partition wall 12, and the opening 22 is provided in the vicinity of the hearth surface of the partition wall 12. Fluid medium from the top of the partition wall 12 to the heat recovery chamber3And a circulation flow returning to the char combustion chamber 2 again through the opening 22 in the vicinity of the hearth surface of the partition wall 12.
[0050]
The partition wall 13 between the gasification chamber 1 and the heat recovery chamber 3 is completely partitioned from the furnace bottom to the furnace ceiling. The upper end of the partition wall 14 that partitions the char combustion chamber 2 to provide the sedimentation char combustion chamber 4 is in the vicinity of the interface of the fluidized bed, and the lower end is in contact with the furnace bottom. The relationship between the upper end of the partition wall 14 and the fluidized bed is the same as the relationship between the partition wall 12 and the fluidized bed. The partition wall 15 that partitions the settling char combustion chamber 4 and the gasification chamber 1 is the same as the partition wall 11 and is partitioned almost entirely from the ceiling of the furnace to the bottom of the furnace, and the lower end is in contact with the bottom of the furnace. Instead, there is a first opening 25 in the vicinity of the furnace bottom, and the upper end of this opening is below the upper surface of the dense layer. That is, the relationship between the first opening 25 and the fluidized bed is the same as the relationship between the opening 21 and the fluidized bed.
[0051]
Waste or solid fuel a put into the gasification chamber receives heat from the fluid medium c1, and is pyrolyzed and gasified. Typically, the waste or fuel a does not burn in the gasification chamber 1, but is so-called dry distillation. The remaining distilled char h flows into the char combustion chamber 2 through the opening 21 at the lower part of the partition wall 11 together with the fluid medium c1. The char h introduced from the gasification chamber 1 in this way is combusted in the char combustion chamber 2 and heats the fluid medium c2. The fluid medium c <b> 2 heated by the combustion heat of the char h in the char combustion chamber 2 flows into the heat recovery chamber 3 beyond the upper end of the partition wall 12, and is disposed below the interface in the heat recovery chamber 3. After the heat is collected and cooled by the formed heat transfer pipe 41, it flows into the char combustion chamber 2 again through the lower opening 22 of the partition wall 12.
[0052]
Here, the heat recovery chamber 3 is not essential in the gas supply apparatus according to the embodiment of the present invention. That is, if the amount of char h mainly composed of carbon remaining after gasification of the volatile component in the gasification chamber 1 is substantially equal to the amount of char required to heat the fluid medium c2 in the char combustion chamber 2. The heat recovery chamber 3 that takes heat away from the fluid medium is not necessary. If the difference in the amount of char is small, for example, the gasification temperature in the gasification chamber 1 becomes high, and the balance state is maintained in the form that the amount of CO gas generated in the gasification chamber 1 increases. It is.
[0053]
However, when the heat recovery chamber 3 is provided as shown in FIG. 2, it can deal with a wide variety of wastes or fuels, from coal with a large amount of char generation to municipal waste that hardly generates char. That is, for any waste or fuel, by adjusting the amount of heat recovered in the heat recovery chamber 3, the combustion temperature in the char combustion chamber 2 is adjusted appropriately, and the temperature of the fluidized medium is maintained appropriately. Can do.
[0054]
On the other hand, the fluid medium c <b> 2 heated in the char combustion chamber 2 flows into the sedimentation char combustion chamber 4 beyond the upper end of the partition wall 14, and then flows into the gasification chamber 1 from the opening 25 at the lower part of the partition wall 15.
[0055]
Here, the flow state and movement of the fluid medium between the chambers will be described.
In the vicinity of the surface in contact with the partition wall 15 between the gasification chamber 1 and the sedimentation char combustion chamber 4, a strong fluidization zone 1 b in which a strong fluidized state is maintained as compared with the fluidization of the sedimentation char combustion chamber 4. It has become. As a whole, the superficial velocity of the fluidized gas is preferably changed depending on the location so that the mixed diffusion of the injected fuel and the fluidized medium is promoted. For example, as shown in FIG. In addition, a weak fluidization zone 1a is provided to form a swirling flow.
[0056]
The char combustion chamber 2 has a weak fluidization zone 2a in the center and a strong fluidization zone 2b in the periphery, and the fluid medium and char form an internal swirl flow. The fluidization speed in the strong fluidization zone in the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 is preferably 5 Umf or more, and the fluidization speed in the weak fluidization zone is preferably 5 Umf or less. If there is a clear difference relative to the chemical range, there is no problem even if it exceeds this range. It is preferable to provide a strong fluidization zone 2 b in a portion in contact with the heat recovery chamber 3 and the settled char combustion chamber 4 in the char combustion chamber 2. If necessary, the furnace bottom may be provided with a gradient so as to descend from the weak fluidization zone side to the strong fluidization zone side (not shown). Here, Umf is a unit in which the minimum fluidization speed (speed at which fluidization is started) is 1 Umf. That is, 5 Umf is 5 times the minimum fluidization speed.
[0057]
In this way, the fluidization state on the char combustion chamber side in the vicinity of the partition wall 12 between the char combustion chamber 2 and the heat recovery chamber 3 is maintained in a fluidization state relatively stronger than the fluidization state on the heat recovery chamber 3 side. As a result, the fluid medium flows from the char combustion chamber 2 side to the heat recovery chamber 3 side over the upper end of the partition wall 12 in the vicinity of the fluidized bed interface. Due to the weak fluidized state, that is, the high density state, it moves downward (toward the furnace bottom), passes through the lower end (opening 22) of the partition wall 12 near the furnace bottom, and enters the char combustion chamber 2 from the heat recovery chamber 3 side. Move to the side.
[0058]
Similarly, the fluidization state on the char combustion chamber main body side in the vicinity of the partition wall 14 between the main body portion of the char combustion chamber 2 and the sedimentation char combustion chamber 4 is relatively stronger than the fluidization state on the sedimentation char combustion chamber 4 side. By maintaining the fluidized state, the fluid medium moves and flows from the char combustion chamber 2 main body side to the settled char combustion chamber 4 side beyond the upper end of the partition wall 14 near the fluid bed interface. The fluid medium that has flowed into the settled char combustion chamber 4 moves downward (toward the furnace bottom) due to the relatively weak fluidized state, that is, the high density state in the settled char combustion chamber 4, and the furnace of the partition wall 15. It passes through the lower end (opening 25) near the bottom and moves from the settling char combustion chamber 4 side to the gasification chamber 1 side. Here, the fluidization state on the gasification chamber 1 side in the vicinity of the partition wall 15 between the gasification chamber 1 and the sedimentation char combustion chamber 4 is relatively stronger than the fluidization state on the sedimentation char combustion chamber 4 side. It is kept in. Thereby, the movement of the fluidized medium from the settling char combustion chamber 4 to the gasification chamber 1 is assisted by an attracting action.
[0059]
Similarly, the fluidization state on the char combustion chamber 2 side in the vicinity of the partition wall 11 between the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 is relatively stronger than the fluidization state on the gasification chamber 1 side. It is kept. Therefore, the fluid medium flows into the char combustion chamber 2 through the opening 21 below the boundary of the fluidized bed of the partition wall 11, preferably below the upper surface of the dense layer (submerged in the dense layer).
[0060]
The heat recovery chamber 3 is fluidized evenly as a whole, and is usually maintained in a fluidized state that is weaker than the fluidized state of the char combustion chamber 2 in contact with the heat recovery chamber. Therefore, the superficial velocity of the fluidized gas in the heat recovery chamber 3 is controlled between 0 and 3 Umf, and the fluidized medium forms a sedimented fluidized bed while gently flowing. Here, 0 Umf is a state in which the fluidized gas is stopped. In such a state, heat recovery in the heat recovery chamber 3 can be minimized. That is, the heat recovery chamber 3 can arbitrarily adjust the amount of recovered heat within the maximum to minimum range by changing the fluidization state of the fluid medium. Further, in the heat recovery chamber 3, the fluidization may be uniformly started / stopped or the strength of the chamber may be adjusted, but the fluidization of a part of the region may be stopped and the others may be placed in the fluidized state. However, the strength of the fluidization state in a part of the region may be adjusted.
[0061]
A relatively large incombustible material contained in the waste or fuel is discharged from an incombustible material outlet 33 provided at the furnace bottom of the gasification chamber 1. In addition, the bottom surface of the furnace in each chamber may be horizontal, but the bottom of the furnace may be inclined according to the flow of the fluid medium in the vicinity of the furnace bottom so as not to form a stagnant portion of the fluid medium flow. The incombustible discharge port 33 may be provided not only at the bottom of the gasification chamber 1 but also at the bottom of the char combustion chamber 2 or the heat recovery chamber 3.
[0062]
The most preferable fluidizing gas in the gasification chamber 1 is to recycle and use the product gas under pressure. In this way, the gas exiting the gasification chamber is purely gas generated from the fuel, and a very high quality gas can be obtained. If this is not possible, water vapor, carbon dioxide (CO2) Or a gas containing no oxygen as much as possible (oxygen-free gas) such as combustion exhaust gas obtained from the char combustion chamber. If the bed temperature of the fluidized medium decreases due to the endothermic reaction during gasification, supply flue gas with a temperature higher than the thermal decomposition temperature as necessary, or contain oxygen or oxygen in addition to oxygen-free gas A part of the product gas may be burned by supplying a gas, for example, air. The fluidizing gas supplied to the char combustion chamber 2 supplies a gas containing oxygen necessary for char combustion, for example, air, a mixed gas of oxygen and steam. When the calorific value (calorie) of the fuel a is low, it is preferable to increase the amount of oxygen, and oxygen is supplied as it is. The fluidizing gas supplied to the heat recovery chamber 3 uses air, water vapor, combustion exhaust gas, or the like.
[0063]
A portion above the upper surface of the fluidized bed (upper surface of the splash zone) of the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2, that is, the free board portion is completely partitioned by the partition walls 11 and 15. Furthermore, since the part above the upper surface of the dense bed of the fluidized bed, that is, the splash zone and the freeboard part, is completely partitioned by the partition wall, the free board part of each of the char combustion chamber 2 and the gasification chamber 1 Even if the pressure balance is somewhat disturbed, the turbulence can be absorbed by only a slight change in the difference in the position of the interface between the two fluidized beds or the difference in the position of the upper surface of the dense layer, that is, the difference in the layer height. That is, since the gasification chamber 1 and the char combustion chamber 2 are partitioned by the partition walls 11 and 15, even if the pressure in each chamber fluctuates, this pressure difference can be absorbed by the difference in bed height. This layer can be absorbed until it falls to the upper end of the openings 21 and 25. Accordingly, the upper limit of the pressure difference between the free boards of the char combustion chamber 2 and the gasification chamber 1 that can be absorbed by the difference in bed height is the gasification from the upper ends of the openings 21 and 25 below the partition walls 11 and 15 partitioning each other. It is approximately equal to the head difference between the chamber fluidized bed head and the char combustion chamber fluidized bed head.
[0064]
In the integrated gasification furnace 101 described above, three gasification chambers, a char combustion chamber, and a heat recovery chamber are provided in each fluidized bed furnace via a partition wall, and further, the char combustion chamber and the gasification chamber are gasified. The chamber, the char combustion chamber, and the heat recovery chamber are provided adjacent to each other. Since this integrated gasification furnace 101 enables a large amount of fluid medium to be circulated between the char combustion chamber and the gasification chamber, a sufficient amount of heat for gasification can be supplied only by sensible heat of the fluid medium.
[0065]
Furthermore, in the above integrated gasification furnace, the seal between the char combustion gas and the product gas is perfected, so the pressure balance control between the gasification chamber and the char combustion chamber is performed well, and the combustion gas and the product gas are mixed. And the properties of the product gas are not reduced.
[0066]
Further, the fluid medium c1 and char h as the heat medium flow from the gasification chamber 1 side to the char combustion chamber 2 side, and the same amount of fluid medium c2 from the char combustion chamber 2 side to the gasification chamber. Since it is configured so as to return to the 1 side, it is necessary to transport the fluid medium mechanically using a conveyor or the like in order to naturally balance the mass and return the fluid medium from the char combustion chamber 2 side to the gasification chamber 1 side. In addition, there are no problems such as difficulty in handling high-temperature particles and many sensible heat losses.
[0067]
Returning to the flowchart of FIG. 1, the operation of the system will be described. Waste or solid fuel a supplied to the gasification chamber 1 of the integrated gasification furnace 101 is decomposed into combustible gas b, char, ash f, or char h by thermal decomposition. Here, as waste or solid fuel a, considering the heat utilization in the cement firing furnace 201, waste plastic, waste tire, car shredder dust, wood waste, general waste RDF, coal, etc. Desirably, it is an organic waste or a solid fuel having a calorific value.
[0068]
The properties of the combustible gas b vary greatly depending on the type of fluidized gas g1 in the gasification chamber 1. When a gas containing oxygen such as air is used as the fluidizing gas g1, a part of the combustible gas burns, so that the calorific value of the combustible gas b decreases. In order to extract the combustible gas as a combustible gas having a high calorific value without burning the combustible gas as much as possible, the fluidizing gas g1 is desirably a gas not containing oxygen, and for example, steam is preferably used. The combustible gas b is accompanied by solid char and ash having a small particle size f.
[0069]
On the other hand, among the chars generated by pyrolysis, those having a large particle size and not accompanied by the combustible gas b are transferred to the char combustion chamber 2 together with the fluid medium c1. In the char combustion chamber 2, air, oxygen-enriched air or oxygen-containing gas such as oxygen is used as the fluidizing gas g2, and the char is completely combusted. A part of the amount of heat generated by the combustion of char is supplied to the gasification chamber 1 as sensible heat of the fluidized medium c2 circulated back to the gasification chamber 1, and as the amount of heat necessary for thermal decomposition in the gasification chamber 1 Used.
[0070]
The temperature suitable for the thermal decomposition of the organic waste or solid fuel a is about 300 to 900 ° C., and the temperature suitable for char combustion is about 800 to 900 ° C. In order to cover the amount of heat necessary for the thermal decomposition of the gasification chamber 1 by the amount of heat generated by the combustion of char, the layer temperature of the gasification chamber 1 needs to be kept lower than the layer temperature of the char combustion chamber 2. Specifically, it can be determined according to the properties of the waste or solid fuel a to be used, particularly the amount of char produced.
[0071]
For example, when using materials with a small amount of carbon or char, such as waste plastic and municipal waste RDF, increasing the amount of char generated by setting the layer temperature to a relatively low temperature of about 400 ° C to 700 ° C. The amount of heat required for gasification can be secured. In addition, when using a tire with a large amount of carbon or char, such as waste tires or coal, the char generation amount becomes excessive by setting the layer temperature to a relatively high temperature of about 600 to 900 ° C. It is possible to suppress an excessive amount of heat generated in the chamber. However, if the layer temperature is too low, tar content and heavy content in the generated gas will increase, so it is necessary to be aware that there is a risk of causing adhesion problems if the gas temperature decreases later. .
[0072]
Among the ash contained in the waste or the solid fuel a, those that have a large particle size and are not accompanied by the combustible gas b, that is, incombustibles, are extracted from the lower part of the gasification furnace 101 together with the fluid medium c3.
[0073]
The extracted fluid medium c3 and the incombustible material d are separated by the classifier 102 connected to the incombustible material discharge port 33 by the path 311 and then the fluid medium c3 is returned to the gasification chamber 1 through the path 312 again. used.
[0074]
The incombustible material d separated by the classifier is discharged to the outside through the path 313, and may be pulverized by a pulverizer (not shown) to be used as a part of the cement raw material m, or it is not suitable as a cement raw material because of its high metal content. In some cases, it may be discharged out of the system and recycled or landfilled.
[0075]
In the case of such a fluidized bed type gasifier, the incombustible material d is characterized by being discharged in a state where tar, carbon, etc. are cleaned by the fluid medium c3. In addition, since the gasification chamber has a reducing atmosphere, metal components such as aluminum and iron are discharged in an unoxidized state, which is suitable for recycling.
[0076]
FIG. 1 shows the case where the incombustible material d is extracted in the gasification chamber 1. However, when the amount of incombustible material in the target waste or solid fuel a is large, the char The incombustible material d may be extracted also in the combustion chamber 2.
[0077]
Further, as described with reference to FIG. 2, by providing the heat recovery chamber 3 in contact with the char combustion chamber 2, a part of the amount of heat generated by the char combustion can be recovered. That is, depending on the type of waste or solid fuel a to be processed, the balance between the amount of char generated in the gasification chamber 1 and the amount of char required for heating the fluid medium in the char combustion chamber 2 may be lost. However, the difference can be adjusted by adjusting the heat recovery amount in the heat recovery chamber 3.
[0078]
Of course, depending on the type of waste to be processed or the solid fuel a, there may be no problem in the heat balance of the integrated gasification furnace 101 as a whole even without the heat recovery chamber 3. The collection chamber 3 may not be installed.
[0079]
From the waste or solid fuel a supplied to the integrated gasification furnace 101, combustible gas b is obtained from the gasification chamber 1 as a gaseous material that can be used for cement firing.
[0080]
Further, the combustion gas e is discharged from the char combustion chamber 2. As described above, when the bed temperature of the char combustion chamber 2 is 800 to 900 ° C., the combustion gas e from the char combustion chamber 2 is a gas of 800 to 900 ° C. mainly composed of carbon dioxide generated by complete combustion. Therefore, the utilization method is limited to heat utilization at most 800 to 900 ° C. The combustion gas e is exhausted from the chimney 206 after being recovered by the waste heat boiler 205 disposed in the middle of the gas path 302. Here, FIG. 1 shows a case where the combustion gas e from the char combustion chamber and the combustion gas i from the cement kiln are discharged from one chimney 206, but each of the combustion gases has different chimneys 206a, 206b ( You may comprise so that it may discharge | emit independently from (not shown).
[0081]
On the other hand, since the combustible gas b from the gasification chamber 1 has a calorific value, that is, chemical energy, it can be said that the combustible gas b has a potential to generate a higher temperature depending on its property. The cement firing furnace as the heat utilization device used in the present embodiment is a kiln type, and the gasification chamber 1 and the kiln front portion 202 of the cement kiln 201 are connected by a gas path via a cyclone 401 which is a separation device. It is connected.
[0082]
A gas path 301-1 connects the gasification chamber 1 and the cyclone 401. The gas outlet of the cyclone 401 is connected to the kiln front part 202 by a path 301-2. The solid content outlet of the cyclone 401 is connected to the cement raw material m supply path 303 by a path 321. Here, the gas paths 301-1 and 301-2 and the gas path 302 are separate paths. Therefore, after combustible gas burns with the cement kiln 201, it joins for the first time in the chimney 206 as a combustion gas discharge part. The path 321 is a path different from the paths 301-1 and 301-2 and the gas path 302.
[0083]
This embodiment has an apparatus 401 for separating the combustible gas b generated in the gasification chamber 1 from the ash and fine char fraction f entrained in the combustible gas b, and the combustible gas after separation. In this system, b and the ash content and the fine char content f are separately supplied to the cement firing furnace 201. Here, the cement firing furnace 201 is a kiln type, and the combustible gas b is charged into the kiln front part 202, and the ash and fine char fraction f separated from the combustible gas b are used as the cement in the kiln type cement firing furnace 201. It is comprised so that it may be used as a part of raw material m.
[0084]
In such a configuration, the combustible gas b from the gasification chamber 1 is led to the kiln front part 202 of the cement kiln 201 and completely burned therein, thereby obtaining a high temperature of 1400 to 1500 ° C. necessary for cement firing. Can do.
[0085]
In this case, the combustible gas b is a gas body compared with the case where the waste is supplied directly to the kiln front portion 202 in a solid state. There is an advantage that crushing and removal of unsuitable materials are unnecessary.
[0086]
On the other hand, since the combustion gas e from the char combustion chamber 2 has only sensible heat of 800 to 900 ° C., it is difficult to use it in the kiln front part 202 that reaches 1400 to 1500 ° C. Further, when using waste as the fuel a, if the combustion gas e is guided to the kiln type cement firing furnace 201, the cement firing furnace 201 may have to be handled as a waste treatment apparatus. Therefore, the combustion gas e is recovered by the waste heat boiler 205 and then discharged from the chimney after passing through a gas processing device such as a dust collector (not shown), thereby facilitating the configuration and handling of the device. it can.
[0087]
The combustible gas b from the gasification chamber 1 is accompanied by solid particles f such as ash and fine char. When using the combustible gas b with the combustible gas b in the cement kiln 201, troubles such as the solid particles sticking to the burner portion (not shown) using the combustible gas b, and the burner nozzle and piping wear out. It can happen. As described above, such a problem can be solved by separating the ash and fine char f accompanying the combustible gas b by providing the separation device 401.
[0088]
In the path 321, ash and fine char f are discharged from the atmosphere of the combustible gas b through a high temperature specification sealing mechanism, for example, a double discharge valve (not shown), and the cement raw material m as shown in the figure. Into. Thereby, the separated ash and fine char f can be used as a part of the cement raw material m. Or you may make it return to the combustion chamber 2 through the path | route not shown. In particular, when there is a large amount of ash, it is preferable to return to the combustion chamber 2. Moreover, when it is not desired to mix the ash and char generated from the waste into the cement raw material, it may be returned to the combustion chamber 2 or led to a completely different processing apparatus.
[0089]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In the first embodiment, the solid content outlet of the cyclone 401 is connected to the cement raw material m supply path 303 by the path 321, whereas in this embodiment, the solid content outlet of the cyclone 401 is 322 is connected to the kiln front 202. Other configurations are basically the same as those of the first embodiment.
[0090]
The ash and fine char f separated by the separation device 401 may be used as a part of the cement raw material m as in the first embodiment. However, when the ash content is small and the fine char is high, good quality fine fuel Therefore, as in the second embodiment, it may be injected as a fuel substitute for the kiln front portion 202 of the cement kiln 201. The path 301-1 for guiding the combustible gas b and the path 322 for guiding the fine particle char lead the fuel to the same kiln front part 202, but are different paths.
[0091]
With this configuration, in particular, fine char, that is, carbon particles, generates a bright flame by combustion and gives strong radiant heat to the surroundings. Homogeneous and efficient radiant heat transfer, which has the advantage of improving the quality of the product cement.
[0092]
Moreover, when it is set as the structure of 1st Embodiment and 2nd Embodiment, since a solid particle does not mix in the combustible gas b in the kiln front part 202, the solid particle fixed countermeasure and abrasion in a burner nozzle or piping There are advantages that measures can be omitted and the frequency of inspection and repair is reduced.
[0093]
In the first and second embodiments, the case where a cyclone is used as the solid particle separator 401 is shown, but other types of separators such as a high-temperature gas filter may be used. In the first and second embodiments, the fuel a is preferably low in chlorine content and high in calories, and is preferably a waste tire, relatively high quality coal, plastic not containing chlorine, or the like. However, any fuel can be used if sufficient desalination is performed before the integrated gasifier.
[0094]
A third embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the configuration is such that the outlet of the combustible gas b from which the solid content is separated by the cyclone 401 is guided to the kiln front part 202 through the path 310-2. Then, the path 310-2 is connected to the gas temperature reducing apparatus 403, and the outlet of the gas temperature reducing apparatus 403 is connected to the scrubber 404, which is another form of the unnecessary object removing apparatus, via the path 310-3. The outlet of the gas cleaned by the scrubber 404 is connected to the kiln front part 202 by a path 310-4.
[0095]
  The scrubber 404 includes a tank-like container and a circulation pipe 404c including a pump that circulates water stored in the container. A supply line 404b for supplying makeup water is connected to the circulation pipe 404c. A drain water extraction pipe 404d is connected to the lower part of the container. The water circulated by the circulation pipe 404c is sprayed at the upper part inside the container, and the water is sufficiently in contact with the gas. New clean water is replenished from the supply line 404b, and is an unnecessary and toxic substance in the gas (Material production equipmentWhen the product is produced in this way, water contaminated by absorbing substances such as chlorine, which is harmful to the product), is discharged from the drain water extraction pipe 404d. Here, the scrubber 404 functions as a chlorine removing device.
[0096]
If comprised in this way, it can dechlorinate by wash | cleaning the combustible gas b after removing ash and the fine particle | grain char f with the scrubber 404. FIG. The combustible gas b is thereafter introduced to the cement firing furnace 201.
[0097]
When using waste containing chlorine, such as waste plastic, car shredder dust, municipal waste RDF, etc., the combustible gas b from the gasification chamber 1 contains hydrogen chloride gas generated by pyrolysis, etc. Since chlorine is contained, if such a gas is used as it is in the cement firing process, the chlorine-containing concentration of the product cement becomes high, which may cause a quality problem.
[0098]
In particular, when gasifying waste or solid fuel a containing chlorine using the integrated gasification furnace 101 as in the present invention, the chlorine is gasified in the gasification chamber 1, When entrained by the combustible gas b, as in the systems of the first and second embodiments, the combustible gas b from the gasification chamber 1 is directly guided to the cement kiln 201 kiln front 202 and used. The chlorine concentration in the combustible gas b greatly affects the final cement quality.
[0099]
According to the third embodiment, since the combustible gas b from the gasification chamber 1 is dechlorinated and then supplied to the cement kiln 201, the quality of the cement can be maintained high.
[0100]
FIG. 4 shows a case where the scrubber 404 is used as a dechlorination treatment apparatus and the dechlorination treatment is performed by a wet method. However, when the combustible gas b does not contain much chlorine, When the chlorine concentration in the combustible gas b allowed for the quality is relatively high, it may be processed by a dry method using a bag filter or the like.
[0101]
Since the combustible gas b has high temperature sensible heat, the sensible heat is recovered in the gas temperature reducing device 403 as shown in FIG. 4 before directly reducing the temperature in the scrubber 404. It is also possible to make effective use of heat. As the temperature reducing device 403, a steam boiler may be used, or an air heater may be used. The steam and preheated air generated by heat exchange with the combustible gas b can be used as fluidized gases g1 and g2 in the gasification furnace or used for other purposes in the factory.
[0102]
When such a dechlorination apparatus is installed, it is desirable to install an ash / fine char f separating apparatus 401 in the preceding stage as shown in FIG. That is, in the scrubber or bag filter, since the solid content contained in the combustible gas b is removed, it is preferable to previously separate the ash / fine char f that can be used for cement firing.
[0103]
In the present embodiment, the case where the ash and char f are guided to the kiln front part 202 has been described. However, the present invention is not limited to this, and as described in the first embodiment, the properties such as ash and the properties of the heat utilization device. Depending on the case, it may be guided to the combustion chamber 2 or a processing device (not shown). This also applies to the embodiments described below.
[0104]
The fourth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the present embodiment, the reformer 402 is inserted and installed in a path 310-2 connecting the solid particle outlet of the cyclone 401 and the temperature reducing device 403 in the third embodiment. The reformer 402 is a device that reforms the gas component by raising the temperature of the combustible gas b after separating the ash and the fine char fraction f by partial combustion or heating from the outside. By doing in this way, after removing the heavy part and tar part in the combustible gas b by modification | reformation, it can dechlorinate, and can be supplied to a cement baking furnace after that.
[0105]
In the third and fourth embodiments, the temperature of the dechlorination processing unit 404 is generally a low temperature of 200 ° C. or less. When a scrubber is used as the dechlorination treatment apparatus, it is necessary to set the temperature to 80 ° C. or less, preferably around 40 ° C., in order to efficiently remove the chlorine content (mainly hydrogen chloride gas) in the gas. When a bag filter is used as a dechlorination treatment device, it is necessary to set the temperature to 200 ° C. or less, preferably about 150 to 180 ° C., because of the durability of the filter cloth and the reactivity of the neutralizing agent (such as slaked lime) and hydrogen chloride gas There is.
[0106]
Depending on the properties of the waste to be treated and the layer temperature of the gasification chamber 1, the combustible gas b may contain a tar content or a heavy content. Since the boiling point of tar or heavy is generally around 200 ° C., when the temperature of the combustible gas b is lowered to such a low temperature for dechlorination treatment, The tar content and heavy content may condense and cause troubles.
[0107]
According to the fourth embodiment, the reformer 402 is provided in front of the dechlorination processor 404, and the temperature of the combustible gas b is once increased to a high temperature sufficient for reforming the tar and heavy components. Thus, the above problem can be addressed. As a form of the reformer, as shown in FIG. 5, it is convenient to use a form in which an aerobic gas k such as air is supplied into the combustible gas b and the combustible gas b is partially combusted. However, if it is not desirable to reduce the calorific value of the combustible gas b and increase the gas amount due to partial combustion, reforming while maintaining the calorific value of the combustible gas b by using an externally heated reformer May be performed.
[0108]
The temperature of the reformer 402 may be any temperature that allows sufficient reforming of the tar content or heavy content, and is generally 800 ° C. or higher, preferably 1000 to 1200 ° C. In addition, when the temperature of the combustible gas b is raised to such a temperature range, it is desirable to have the solid content separation device 401 in the previous stage. If there is the separation device 401, it is possible to avoid troubles caused by melting of ash. In particular, when the reformer 402 is installed, it is desirable to separate the ash and char f in the previous stage by installing the separator 401.
[0109]
Further, since the reformed gas has a high sensible heat, it is desirable to install a gas temperature reducing device 403 in front of the dechlorination processing device 404 as shown.
[0110]
An example of a gasification furnace that can be used in another embodiment of the present invention will be described with reference to the conceptual diagram of FIG. As described above, as the first to fourth embodiments, the case where the integrated gasification furnace 101 in which the gasification chamber and the char combustion chamber are integrated has been described, but the gasification chamber is not limited to this. The char combustion chamber and the char combustion chamber may be independent from each other as a char combustion furnace.
[0111]
The gasification furnace 111 used in the present embodiment is a two-column circulation type gasification furnace. The two-column circulation type gasification furnace is composed of two furnaces, a gasification furnace 1 ′ as a gasification chamber and a char combustion furnace 2 ′ as a char combustion chamber, and between the gasification furnace 1 ′ and the char combustion furnace 2 ′. The fluid medium c1 and the char h are circulated in order to supply the heat quantity necessary for gasification to the gasification furnace 1 ′ by sensible heat of the fluid medium c1 heated by the char combustion heat in the char combustion furnace 2 ′. Is.
[0112]
Similar to the integrated gasification furnace 101, there is no need to burn the combustible gas b generated in the gasification furnace 1 ′, so that the calorific value of the combustible gas b can be maintained high. The two-column circulation method is more difficult to handle high temperature particles than the integrated gasification furnace 101, such as ensuring a sufficient amount of particle circulation between the gasification furnace 1 ′ and the char combustion furnace 2 ′, controlling the amount of particle circulation, and stable operation. In addition, there is an operational difficulty that the temperature control of the char combustion furnace 2 ′ cannot be performed independently of other operations, but the gas utilizing the feature that the calorific value of the combustible gas b can be maintained high. It can be used as a supply device. As a configuration of the gas supply apparatus, the integrated gasification furnace 101 of the first to fourth embodiments may be replaced with a two-column circulation type gasification furnace 111. Since the basic operation and effect are the same as those of the other embodiments, a duplicate description is omitted.
[0113]
With reference to the flowchart of FIG. 7, the fifth and sixth embodiments of the present invention will be described. In this embodiment, an apparatus for improving the dechlorination performance is added to the gasification furnace used in the first to fourth embodiments. Since other parts are the same as those in the other embodiments, the common parts are not shown. In addition, redundant description is omitted.
[0114]
The gas supply device of the fifth embodiment is divided into a high chlorine content and a low chlorine content before supplying the waste or solid fuel a to the integrated gasification furnace 101, and the high chlorine content is divided into combustion chambers. (Combustion furnace) 2 is characterized in that the chlorine concentration in the product gas (combustible gas) is reduced by supplying a low chlorine content to the gasification chamber (gasification furnace) 1.
[0115]
Thus, when the waste or solid fuel a contains a substance containing a large amount of chlorine and a substance that does not contain much chlorine, by handling these separately, the combustible gas in the combustible gas from the gasification chamber 1 Chlorine concentration can be reduced.
[0116]
As the high chlorine content, waste plastics such as vinyl chloride containing chlorine, automobile shredder dust, and the like can be used. On the other hand, non-chlorine-containing plastics, biomass waste such as wood chips, waste tires, and the like can be used as low-chlorine-containing materials. When the waste or the solid fuel a is composed of a plurality of such different types of waste, it can be handled separately by separating the waste or solid fuel a for each type at the time of acceptance.
[0117]
In addition, when the waste a to be treated is a mixture of various kinds of waste plastics, the waste plastic containing chlorine content is selected by adopting the form as shown in the flow chart of FIG. Can be supplied to the furnace.
[0118]
In the present embodiment, a high-chlorine-containing / low-chlorine-containing material sorter 501 is installed in the integrated gasification furnace 101 as an unnecessary material processing mechanism, and the high-chlorine content material is guided between the sorter 501 and the combustion chamber 2. Connect via path 331. Similarly, the sorter 501 and the gasification chamber 1 are connected by a path 332 for introducing a low chlorine content. Further, the crusher 502 is installed on the supply side of the object to be processed a of the sorter 501. As the sorter 501, for example, a centrifuge is used. By comprising in this way, the quantity of the chlorine as an unnecessary substance which can be contained in the gas which generate | occur | produces in a gasification chamber can be reduced (or removed). In this case, chlorine is not only unnecessary for the gas, but is also a harmful substance harmful to the product. In this case, the unnecessary substance treatment mechanism may be called a harmful substance treatment mechanism.
[0119]
With this configuration, the vinyl chloride resin contained in the waste plastic is selected at 501, and the waste plastic after the vinyl chloride resin is removed is passed to the gasification chamber 1 through the path 332, and the vinyl chloride resin is passed to the combustion chamber 2 through the path 331. Supply. In this way, the chlorine concentration in the combustible gas from the gasification chamber 1 can be reduced.
[0120]
As a sorting method, waste plastics are crushed by a crusher 502, and a material to be crushed is sorted by a centrifugal sorter 501 so that a vinyl chloride resin having a higher specific gravity than non-chlorine-containing resins such as polyethylene and polystyrene. Can be selectively removed.
[0121]
Moreover, as shown in FIG. 7, the integrated gasification furnace of the 6th Embodiment of this invention is a desalination as an unnecessary substance processing mechanism (hazardous material processing mechanism) which supplies a desalinating agent to the gasification chamber 1. By installing the agent supply unit 503, desalting of chlorine contained in the waste or solid fuel a is performed in the fluidized bed.
[0122]
In general, in a fluidized bed furnace or the like for coal combustion, an example of in-furnace desulfurization in which limestone is introduced into the furnace as a desulfurizing agent and reacted with sulfur in the coal in the furnace can be seen. Sixth Embodiment Is a method similar to this, in which a desalinating agent is introduced into the furnace to perform desalting.
[0123]
The desalting agent may be any one of limestone, quicklime, slaked lime, dolomite, or a mixture thereof. By introducing such a desalting agent, the gasified chamber 1 reacts with the chlorine content in the waste or the hydrogen chloride gas resulting from its release in the fluidized bed of the gasification chamber 1 of the integrated gasification furnace 101. Desalting can be carried out in the interior.
[0124]
Moreover, since the desalting agent containing lime as described above has a function as a tar decomposition catalyst, an effect of reducing the tar content in the combustible gas generated in the gasification chamber 1 can be expected.
[0125]
Furthermore, the desalting agent is a particulate solid, and the particle size is preferably such that the terminal velocity of the particles is greater than the gas flow rate in the freeboard portions of the gasification chamber and char combustion chamber. Thus, when the particle size of the desalting agent is determined so that the terminal velocity is larger than the freeboard flow rate in the gasification chamber, the desalting reaction is effectively performed in the layer, and the desalting agent is scattered in the subsequent stage. You can avoid it.
[0126]
At this time, the desalinizing agent after reacting in the gasification chamber 1 with the chlorine content in the low chlorine content contained in the waste or solid fuel a is transferred from the gasification chamber 1 to the combustion chamber 2. And the fluidized medium c1 is transferred to the combustion chamber 2 (see FIG. 2). This desalting agent can be regenerated by being exposed to a high temperature in the combustion chamber 2 to release the chlorine content and supplied again to the gasification chamber 1 as a desalting agent. Thus, the running cost as the gas supply device can be reduced by regenerating the desalting agent after the reaction in the apparatus and using it again as the desalting agent.
[0127]
As described above, in the gas supply device according to the fifth and sixth embodiments of the present invention, in addition to the first to fourth embodiments, the object to be processed a is a high chlorine content and a low chlorine content. A sorter 501 (see FIG. 7) for separating the product into a product; a supply path 331 for supplying the high chlorine content sorted by the sorter 501 to the char combustion chamber 2; and a low chlorine content sorted by the sorter 501 And a supply path 332 for supplying the gasification chamber 1 to the gasification chamber 1. Here, a crusher 502 for the object to be processed a may be provided in the preceding stage of the sorter 501.
[0128]
If comprised in this way, since a sorter is provided, it can isolate | separate into a high chlorine content thing and a low chlorine content thing, and since the supply path 331 and the supply path 332 are provided, the separated and selected high chlorine content thing is char. The combustion chamber and low chlorine content can be fed to the gasification chamber. Thereby, the chlorine concentration of the combustible gas b can be suppressed low.
[0129]
Further, the gas supply device according to the above embodiment of the present invention may include a dechlorination treatment device 404 for dechlorination treatment of the combustible gas b (see FIG. 5). The dechlorination treatment is particularly preferably performed on the combustible gas after the solid particles are separated by a separation device.
[0130]
  If comprised in this way, since it comprises the dechlorination processing apparatus 404,Material production equipmentChlorine can be removed from the combustible gas supplied to the tank.
[0131]
In addition, the gas supply device according to the above-described embodiment of the present invention includes the desalting agent supply device 503 that supplies the desalting agent to the gasification chamber 1 or the char combustion chamber 2 (see FIG. 7). Good. If comprised in this way, since the chlorine content contained in a waste or solid fuel can be desalted in a gasification chamber or a char combustion chamber, the chlorine concentration of the combustible gas b can be restrained low.
[0132]
  In addition, the gas supply method according to the above embodiment of the present invention includes a separation step of separating the object to be processed a into a high chlorine content material and a low chlorine content material;LowChlorine-containing material was subjected to the gasification step and separated in the separation stepHighA chlorine-containing material may be subjected to the char combustion step and burned together with the char content. In this gas supply method, the gasification supply step or the char combustion step may further include a desalting agent supply step for supplying a desalting agent.
[0133]
In the gas supply method according to the above-described embodiments of the present invention, the gasification step or the char combustion step may include a step of supplying a desalting agent into the fluid medium.
[0134]
The operation of the sixth embodiment will be described with reference to the diagram of FIG. When waste containing chlorine is supplied to the gasification chamber 1, the gasification chamber 1 is in a state where a large amount of chlorine-containing gas such as hydrogen chloride generated by thermal decomposition of the waste exists. Although it depends on the waste properties and gasification conditions, it is assumed that the waste gas containing several percent of chlorine is gasified and the total amount of chlorine content is converted into hydrogen chloride gas. Becomes a high concentration ranging from several hundred to several thousand ppm.
[0135]
The desalting performance of the desalting agent is determined by the equilibrium relationship with hydrogen chloride gas. When quick lime, slaked lime, calcium carbonate or the like is used as a desalting agent, quick lime CaO is generated by calcination in the furnace, and this reacts with hydrogen chloride gas HCl by the following equilibrium reaction to produce calcium chloride CaCl.2Produce.
CaO + 2HCl ← → CaCl2+ H2O
[0136]
FIG. 8 shows the equilibrium concentration of hydrogen chloride gas in the above equation with respect to temperature. The horizontal axis represents the gas temperature (° C.), and the vertical axis represents the HCl equilibrium concentration (ppm). This figure shows the case where the partial pressure of water vapor in the gas is 0.2 atm as a general example.
[0137]
The equilibrium concentration of hydrogen chloride gas is about 5000 ppm at a gas temperature of 700 ° C. and about 900 ppm at a temperature of 600 ° C., but decreases rapidly as the temperature decreases, and is about 100 ppm at 500 ° C. and is actually 10 ppm or less at 400 ° C. As described above, in the integrated gasification furnace 101 used in the embodiment of the present invention, the layer temperature of the char combustion chamber 2 is higher than the layer temperature of the gasification chamber 1 in order to ensure the heat of thermal decomposition reaction in the gasification chamber 1. Taken high. The temperature is set to a temperature range of 400 to 700 ° C. in the gasification chamber 1 and 600 to 900 ° C. in the char combustion chamber 2 as described above. As can be seen from FIG. 9, it is possible to effectively fix the chlorine content in the gasification chamber 1 and release the chlorine content in the combustion chamber 2 by using the temperature difference between the two chambers in this temperature range.
[0138]
For example, when the layer temperature of the gasification chamber 1 is 500 ° C., the equilibrium concentration of hydrogen chloride gas at 500 ° C. is about 100 ppm, so that most of the several hundred to several thousand ppm of hydrogen chloride gas can be fixed as calcium chloride. Furthermore, when the calcium chloride after the reaction is transferred to the combustion chamber 2 together with the fluid medium, if the layer temperature of the combustion chamber 2 is 700 ° C., the equilibrium concentration of hydrogen chloride gas is about 5000 ppm. Chlorine can be released. That is, since calcium chloride is regenerated into quicklime, it can be reused as a desalting agent by circulating it into the gasification chamber 1. Note that it is preferable to supply a gas containing water vapor to the fluid medium in the combustion chamber 2 in order to release chlorine and regenerate it into CaO.
[0139]
For the above purpose, the layer temperature of the gasification chamber 1 is preferably 600 ° C. or lower, and the layer temperature of the combustion chamber 2 is preferably 600 ° C. or higher. In particular, the layer temperature of the gasification chamber 1 is preferably 500 ° C. or less, and the layer temperature of the combustion chamber 2 is preferably 700 ° C. or more. More preferably, the layer temperature of the gasification chamber 1 is 450 ° C. or less. Is 800 ° C. or higher.
[0140]
In addition, when using limestone (calcium carbonate) as a desalting agent, it is necessary to perform calcining by exposing calcium carbonate to a high temperature of 900 ° C. or higher, so that quick lime is generated. It is desirable to set it above. Further, when slaked lime is used, calcining to quick lime can be performed at about 580 ° C. or higher, so that the temperature of the combustion chamber 2 is sufficient if it is 600 ° C. or higher.
[0141]
The desalting agent that has reacted with the chlorine content in the gasification chamber 1 is extracted from the bottom of the furnace together with the fluid medium, and is classified and discharged from the fluid medium by the classifier 102 (see FIG. 1 and others), or wet with the fluid medium. By washing, it can be dissolved in washing water and separated and discharged. In particular, when it is not desired to mix chlorine in the combustion gas e, the desalting agent after the reaction is preferably not extracted from the char combustion chamber but extracted from the bottom of the furnace as described above.
[0142]
Conventionally, when removing chlorine from a gas, due to restrictions on the desalination process, it is necessary to cool the high-temperature combustible gas generated in the gasifier, and the sensible heat loss due to the cooling cannot be ignored. It was. According to the present embodiment, it is not necessary to cool the combustible gas, and highly efficient operation is possible.
[0143]
As an alternative to the pulverized coal burner, there can be a method of blowing finely pulverized waste plastic into a cement kiln. However, when chlorine content is contained in waste plastic, it affects the chlorine concentration of cement products. Therefore, the types of waste plastic that can be blown in are limited to those that do not contain chlorine. There are problems such as requiring a large amount of power and a step of removing inadequate materials such as metals mixed in waste plastic in advance. According to the embodiment of the present invention, such a problem can be effectively solved.
[0144]
In the first to sixth embodiments, the kiln type is shown as an object of the cement baking furnace, but other types of cement baking furnaces such as a fluidized bed type may be used. According to the cement baking apparatus and the cement baking method of the embodiment of the present invention, the calorific value is high enough to be used in a cement baking furnace without being affected by unsuitable substances contained in the waste to be treated. By obtaining gas from waste, it is possible to use a higher amount of waste as fuel and to produce high-quality cement with less chlorine content.
[0145]
  As described above, the cement firing system, which is an application example of the gas supply device according to the embodiment of the present invention, has the gas described so far as shown in FIGS. 1, 3, 4, 5, 6, and 7, for example. A supply device 101 or 111;Material production equipmentA cement firing furnace 201 is provided.
[0146]
If comprised in this way, since the gas supply apparatuses 101 and 111 as described above are provided, the combustible gas is supplied to the front part of the kiln of the cement kiln, for example, a part that requires a high calorific value through the unnecessary substance removing apparatus. In addition, the combustion gas can be treated separately according to the application, such as being discharged without being supplied to the cement firing furnace. At this time, since the combustion gas has a low calorific value but has a certain temperature, it may be discharged through a heat recovery device.
[0147]
  As described above, in the cement firing method as an application example of the gas supply method according to the embodiment of the present invention, the gas b is supplied by the gas supply method described so far, and the gas b is supplied.Material production equipmentCement firing is performed in a cement firing furnace 201 as the above.
[0148]
  If comprised in this way, since the 1st gasification process which supplies a combustible gas is provided, the combustible gas b produced | generated at the gasification process can be supplied to the cement baking furnace 201, and an unnecessary object removal process is provided. So flammable gas from flammable gas bMaterial production equipmentIt is possible to remove objects that may interfere with the use. In addition, because it has a char combustion process that burns the char, it is possible to obtain the amount of heat required in the gasification process, to generate combustion gas, and combustion without mixing the combustion gas with combustible gas Since the combustion gas discharge process leading to the gas discharge unit is provided, the calorific value of the combustible gas can be maintained. Therefore, a combustible gas is guided to, for example, a front part of a cement firing furnace, and the combustion gas can be used in a waste heat boiler or the like as a separate heat recovery device. In this way, high-quality cement can be fired while effectively using energy.
[0149]
Until now, first, in industrial processes such as cement firing furnaces, in order to maintain the quality of products, it is difficult to adapt to the use of waste containing various components. Was not done. A typical component that particularly affects quality is chlorine. Even if you try to use waste plastic as fuel in the steelmaking process or cement firing process, if the plastic contains chlorine-containing plastics such as vinyl chloride resin, the chlorine content is released during the combustion or thermal decomposition of the waste plastic. This affects the chlorine concentration of the pig iron and cement products. For iron and cement, the standards for chlorine concentration of products are particularly strict due to mechanical performance requirements, which makes it difficult to replace fuel with waste. In the application example of the embodiment of the present invention described above, it is possible to use waste plastic or the like without performing complicated pretreatment on the waste, and thus without increasing the cost.
[0150]
Secondly, in the industrial process as described above, a large amount of product is produced in a uniform manner, so that it is not suitable for the use of a fuel whose properties vary such as waste. For this reason, in order to use waste as fuel, a process is required that can stably supply heat by absorbing fluctuations in the properties of the waste. Solid waste such as waste plastic, waste tires, and car shredder dust is expected to be used as fuel due to its high calorific value, but it is difficult to provide stable heat supply because it is solid. It was.
[0151]
In the application example of the embodiment of the present invention described above, the waste is used as a fuel without pretreatment such as fine pulverization of waste and homogenization of properties by slurrying, which requires great power and cost. It is possible to industrially produce a large amount of cement and the like at low cost.
[0152]
When waste is used as fuel, thirdly, there is a problem that it is difficult to stably obtain a high temperature exceeding 1000 to 2000 ° C. In order to satisfy the first and second reasons, it is conceivable that the waste is once thermally decomposed and gasified to be stably used as a fuel in an easy-to-handle form called a gas body. In particular, by slowing down the gasification rate to some extent, it is possible to absorb fluctuations in the components of the raw material, and also for the removal of chlorine content, there is a merit that absorption of chlorine content from the gas body can be performed relatively easily. is there. However, although the gas obtained in such a gasification furnace depends on the nature of the waste, the calorific value is generally lower than that of fossil fuel, so the maximum temperature reached is low and the high temperature required by the process is obtained. There was a problem that it was not possible. As described above, it is important for the various high-temperature processes to ensure the condition of “high temperature” in terms of product quality. If the high temperature cannot be stably obtained, the quality deteriorates.
[0153]
In the embodiment of the present invention described above, a flammable gas with a high calorific value is obtained, so that a high temperature can be stably obtained. In this way, the gas generated using the waste can be used in a high temperature process.
[0154]
Generally, the cement firing process is a process that consumes a large amount of fossil fuel, but according to the embodiment of the present invention, various types of waste such as waste plastic and waste tires are actively used as a substitute for fossil fuel. This will enable effective use of waste and a significant reduction in fossil fuel consumption.
[0155]
  In the above embodiment, the gas supply apparatus according to the embodiment of the present invention is provided.Material production equipmentAlthough explained as being used in a cement firing device as, not limited to thisMaterial production equipmentCan also be used. AlsoMaterial production equipmentThen, it is not necessary to use only the combustible gas b or the combustion gas e from the gas supply device of the present invention as a heat source, and a conventional fossil fuel may be used in combination.
[0156]
In the above embodiment, the case where the furnace used in the gas supply apparatus is a fluidized bed type gasification furnace has been described. However, the present invention is not limited thereto, and for example, a kiln type gasification furnace may be used. In this case, waste or fuel is stored in the kiln and heated while rotating to gasify the waste or fuel. The char generated as a gasification residue is burned in another char combustion furnace. The amount of heat generated as a result is used as a heating source for the kiln.
[0157]
In recent years, emphasis has been placed on reducing the amount of fossil fuel used and the effective use of waste due to global environmental problems, and heat utilization of waste has begun in various industrial processes. Such heat use is generally used in the form of power generation or relatively low-temperature heat, such as waste boilers, where the waste generated in factories and the like is combusted in a boiler and heat is recovered as steam. It was general. From the viewpoint of effective energy use, it is expected that waste will be used as a heat source for higher temperature processes.
[0158]
A typical example of an industrial high-temperature process is a blast furnace in the steel industry. In the blast furnace, iron ore is reduced by reacting it with coke at a high temperature of 2000 ° C. or more to produce pig iron. Coke has a role as a heat source and a reducing agent for obtaining a high temperature. The amount of fossil fuel used is reduced by using the combustible gas generated by the gas supply device according to the embodiment of the present invention as auxiliary fuel for coke in the blast furnace and using the combustion gas for preheating iron ore, lime, and coke. Blast furnace can be realized.
[0159]
Another example is a glass manufacturing process. The glass is produced by using silica sand, soda ash, limestone, etc. as main raw materials, and completely dissolving them at a high temperature of about 1300-1600 ° C. after mixing them to remove impurities. A fossil fuel burner is used as the heating source, and ingenuity has been made such as using a regenerative kiln to increase thermal efficiency.
[0160]
In addition, a firing process of ceramics such as ceramics and tiles is an example of a process that requires a high temperature. Depending on the type of product, these firings are generally performed in a long furnace called a tunnel furnace over time from preheating, drying to firing and cooling. The quality of the product is almost determined by the firing process, and the temperature is about 1200 ° C. or higher.
[0161]
The gas supply apparatus according to the embodiment of the present invention can be used for various industrial high-temperature processes as described above.
[0162]
The embodiments of the present invention have been described above with reference to several drawings. However, these embodiments show examples of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
[0163]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the combustible gas generated in the gasification chamber is reduced.Material production equipment that requires a high-temperature heat source of 1200 ° CSince the 1st gas path | route supplied to and the unnecessary substance removal apparatus arrange | positioned at the 1st gas path | route are provided, an unwanted substance can be removed from the combustible gas supplied by a 1st gas path | route. Further, since the combustion gas generated in the char combustion chamber is provided with a second gas path provided separately from the first gas path for guiding the combustion gas to the combustion gas discharge unit, the combustible gas isMaterial production equipmentBefore being used in orMaterial production equipmentIt is possible to provide a gas supply device in which the combustion gas and the combustible gas are not mixed.In addition, since the first gas path for supplying the combustible gas generated in the gasification chamber to a material manufacturing apparatus that requires a high-temperature heat source of 1200 ° C. or higher is provided, the material manufacturing apparatus has a large restriction on the use of waste. It is possible to efficiently supply the combustible gas generated from the waste.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow diagram showing a gas supply device according to a first embodiment of the present invention and a cement firing system using the gas supply device.
FIG. 2 is a diagram showing the principle of an integrated gasifier used in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flow diagram showing a gas supply apparatus according to a second embodiment of the present invention and a cement firing system using the same.
FIG. 4 is a flow diagram showing a gas supply device and a cement firing system using the same according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flow diagram showing a gas supply device and a cement firing system using the same according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the principle of another gasification furnace (two-column circulation type gasification furnace) used in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing an apparatus around an integrated gasification furnace used in a cement firing system according to fifth and sixth embodiments of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between gas temperature and HCl equilibrium concentration.
[Explanation of symbols]
1 Gasification room
2 Char combustion chamber
3 heat recovery room
4 Settling char combustion chamber
11, 12, 13, 14, 15 Partition wall
21, 22, 25 Opening
101 Integrated gasifier
102 Incombustible material classifier
201 cement kiln
202 Kiln front
203 Kiln bottom
204 Calciner
205 Heat recovery device
206 Chimney
211 Kiln cooling system
401 Separation device
402 reformer
403 Heat recovery device
404 Dechlorination equipment
a Waste or solid fuel
b Combustible gas
c Fluid medium
c1 Fluid medium transferred from gasification chamber to char combustion chamber
c2 Fluid medium transferred from char combustion chamber to gasification chamber
c3 Fluid medium discharged with incombustibles
d Incombustible material
e Combustion gas
f Ash and fine grain char
g Fluidized gas
h Char transferred from the gasification chamber to the char combustion chamber
k Oxidizing agent
l Scrubber wash water
m Cement raw material
n Cement clinker

Claims (3)

被処理物を熱分解して可燃性ガスとチャーを生成するガス化工程と；
前記ガス化工程で生成されたチャー分を燃焼して、前記ガス化工程における熱分解反応に必要な熱量を得るとともに、燃焼ガスを生成するチャー燃焼工程と；
前記ガス化工程で生成した可燃性ガスを１２００℃以上の高温の熱源を必要とする素材製造装置に供給する可燃性ガス供給工程と；
前記チャー燃焼工程で生成した燃焼ガスを前記可燃性ガスと混合することなく燃焼ガス排出部に導く、燃焼ガス排出工程とを備え；
前記ガス化工程は、前記被処理物を熱分解する前に前記可燃性ガス中に含まれる不要物を低減する不要物処理工程を含み；
前記不要物処理工程が、前記被処理物を、前記チャー燃焼工程に供する高塩素含有物と前記ガス化工程に供する低塩素含有物とに選別する選別工程である；
ガス供給方法。A gasification process in which an object to be treated is pyrolyzed to generate combustible gas and char;
A char combustion step of burning the char portion generated in the gasification step to obtain a heat quantity necessary for a thermal decomposition reaction in the gasification step and generating a combustion gas;
A combustible gas supply step of supplying the combustible gas generated in the gasification step to a raw material manufacturing apparatus that requires a high-temperature heat source of 1200 ° C. or higher;
A combustion gas discharge step for guiding the combustion gas generated in the char combustion step to the combustion gas discharge unit without mixing with the combustible gas;
The gasification step includes an unnecessary material treatment step of reducing unnecessary materials contained in the combustible gas before thermally decomposing the workpiece.
The waste treatment step is a sorting step of sorting the object to be treated into a high chlorine content to be used for the char combustion step and a low chlorine content to be used for the gasification step;
Gas supply method. 前記素材製造装置が、銑鉄製造装置、ガラス製造装置、焼成装置のうちのいずれかである；
請求項１に記載のガス供給方法。The raw material manufacturing apparatus is any one of a pig iron manufacturing apparatus, a glass manufacturing apparatus, and a baking apparatus;
The gas supply method according to claim 1 . 前記素材製造装置が、セメント材料を導入する窯尻部と導入したセメント材料を加熱して生成したクリンカを導出する窯前部とを有するロータリーキルンを備えるセメントキルンで構成され；
前記可燃性ガス供給工程が、前記ガス化工程で生成した可燃性ガスを前記窯前部に供給するように構成された；
請求項１に記載のガス供給方法。The raw material manufacturing apparatus is constituted by a cement kiln including a rotary kiln having a kiln bottom part for introducing cement material and a kiln front part for deriving a clinker generated by heating the introduced cement material;
The combustible gas supply step is configured to supply the combustible gas generated in the gasification step to the kiln front;
The gas supply method according to claim 1 .
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