JP4734776B2

JP4734776B2 - Organic or hydrocarbon waste recycling method and blast furnace equipment suitable for recycling

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Publication number: JP4734776B2
Application number: JP2001183484A
Authority: JP
Inventors: 一政脇元; 輝俊澤田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-06-18
Also published as: JP2002371307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクルに関するものであり、その廃棄物をガス化・溶融炉で溶融しガス化して生成したガスを、高炉に吹き込むことによりリサイクルする技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物及び産業廃棄物には、各種性状のものが含まれている。この中でゴミとして回収される廃棄物は、例えば次のようなプロセスで処理されている。竪型炉あるいはロータリーキルン等のゴミ焼却炉で焼却、ガス化、ないし溶融処理を施し、そこで発生する燃焼熱を廃ガスから顕熱回収したり、あるいは発生する可燃性ガスを２次燃焼させてエネルギーを回収したりし、一方、溶融し、冷却して発生した残渣は、例えば有害物質を除去した後、適切な固形処理の後、建設資材や路盤材等に利用したりし、また溶融飛灰等少量のもののみが埋立て処分される。
【０００３】
このように、廃棄物の処分に際してはこれをできるだけ有効にリサイクルすると共に、最終的に埋立て等の廃棄処分にすべきものの量を減らそうとする努力が払われている。
【０００４】
例えば、特開平１１−２０１４２７号公報には、可燃性廃棄物を高温ガス化炉でガス化し、生成したガスを除塵・脱塩した後、蓄熱バーナーをもつボイラーで燃焼させ、蒸気を発生させて、エネルギーを従来よりも高効率で回収する技術（以下、「先行技術１」という）が提案されている。このように、先行技術１は、廃棄物を所謂サーマルリサイクルのプロセスで処理しようとする技術である。
【０００５】
特開平９−２３５５５９号公報には、廃棄物をロータリーキルン型の熱分解反応容器中で加熱し、そこで生成した熱分解コークス及び熱分解ガスを高炉に装入ないし吹き込んで、廃棄物を大量に処理すると共に、高炉における作業費の低減を図ることを意図しているプロセス（以下、「先行技術２」という）が提案されている。
【０００６】
なお、先行技術２においては、廃棄物の熱分解反応容器内における反応操作として、空気の遮断条件及び加熱温度条件を規定しているに留まっている。そのために、廃棄物が処理されて生成するものとして、熱分解コークスに主眼が置かれている。従って、廃棄物の熱分解ガスの成分組成や発熱量等についての提案がなされていず、当該ガスが吹き込まれることによる、高炉におけるコークス使用量の低減効果について期待することができない。
【０００７】
特開２０００−１３０９４７号公報にも、廃棄物処理炉と高炉とを直列的に組み合わせた設備が提案されている。ここでは、廃棄物を横型の炭化装置（同公報、図１参照）で加熱し、得られた炭化物及びガスを高炉に供給するプロセス（以下、「先行技術３」という）が提案されており、高炉におけるコークス使用量低減効果が記載されている。先行技術３では、処理廃棄物として有機系廃棄物及び無機系廃棄物のいずれをも処理することが可能である（同公報明細書、段落００１１参照）が、廃棄物を炭化装置で処理することが望ましいプロセスであるために、廃棄物処理中に処理炉である炭化装置から発生するガスの制御及びその利用についての開示に乏しい。また、高炉への装入ないし吹込み効果について、炭化物及びガスの両方を合わせた効果を評価しても、所期目的の効果が発揮されるのは、高炉規模としてその内容積が１０ｍ³程度（溶銑生産量：８ｔ／日程度）であり、技術上及び経済性の観点から内容積が１００ｍ³以下の高炉に限られる（同公報明細書、段落００１５、表１、段落００１１参照）。従って、先行技術３の技術を、通常の実用規模高炉、例えば内容積が２０００〜４０００ｍ³程度（溶銑生産量：約５０００〜１００００ｔ／日程度）の高炉に応用することはできない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、産業廃棄物及び一般廃棄物の内、対象物をできるだけ広い範囲に設定し、これを大量に且つ効率的に処理すると共に、高炉操業におけるコークス使用量の低減を図り、もって適切な廃棄物処理による環境保全に寄与すると共に、製鉄用コークスの原料炭資源枯渇対策の一環として廃棄物を効果的にリサイクルし、更に、溶銑製造コストの低減にも寄与し得る技術を開発することを、この発明の目的とした。
【０００９】
上記目的を達成するに際して、上述した先行技術１〜３には、下記問題が解決されていない。即ち、先行技術１によれば、廃棄物処理で発生した可燃性ガスの量や組成の変動を吸収して、ダイオキシン等有害物質の発生を抑止しつつ、高温・高圧の蒸気にエネルギー回収することが可能であるが、先行技術１により、上記可燃性ガスを高炉に吹き込むことにより、製鉄用コークスの節減及び溶銑製造コスト低減を図ることができるような、高温ガス化炉と高炉との直列的に組み合わせた廃棄物のリサイクルを行なうことは困難である。また、先行技術２及び３によれば、高温ガス化炉と高炉との直列的に組み合わせによる廃棄物のリサイクルが可能であるが、上述した通り、先行技術２では、廃棄物処理による可燃性ガスを高炉に吹き込んだとしても、それによる溶銑製造コスト低減は期待することができない。また、先行技術３では、これを通常の実用高炉に応用することができない。
【００１０】
そこで、本発明者等は、通常の実用高炉におけるコークス使用量の低減に寄与し得る、適切な性状を備えた可燃性ガスを発生させる技術の開発を、できるだけ多種・大量の廃棄物のリサイクルをするために、ガス化・溶融炉での廃棄物処理において行ない、更に、そのガス化・溶融炉での廃棄物処理で得られた可燃性ガスを、高炉に吹込む一貫プロセスにおける操業条件の適切化を行なうことを、この発明における解決すべき課題として設定した。
【００１１】
この発明は、上記課題の解決により、産業廃棄物及び一般廃棄物の内、広い範囲にわたる廃棄物を、有害物質の発生を抑止しつつガス化・溶融炉で処理し、当該炉で生成する可燃性ガスを高炉に吹き込むことにより、安定した高炉操業下においてコークス使用量を減らすことができ、しかも環境保全に寄与し得る廃棄物のリサイクル技術を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した課題の解決及び目標達成のために鋭意試験・検討を重ね、下記着想及び知見を得た。
【００１３】
先ず、処理廃棄物種としては、回収される廃棄物を広範囲に処理するために、少なくとも有機系廃棄物及び／又は炭化水素系廃棄物が主体的に含まれているものを主な対象として、得られた可燃性ガスを高炉に吹き込み、一方、有機系及び／又は無機系廃棄物の構成比率が小さいときでも、その場合に発生する一般に低発熱量のガスを、一時的に高炉以外のエネルギー必要設備に供給することにすれば、処理対象廃棄物の種別範囲を拡大して、廃棄物の大量処理化を図り得ると共に、ガス化・溶融炉の効率的・安定的稼動を図ることが可能となることに着眼した。
【００１４】
上述した通りの広範囲の廃棄物種を処理対象とするための廃棄物処理反応炉として、廃棄物の予熱機能、熱分解（ガス分解を含む）機能、炭化機能及び当該炭化機能で生成した炭化物の燃焼による可燃性ガス生成機能（以下、「炭化及びガス化機能」という）、ガス改質機能、高融点物質の溶融及び滓化機能、並びに、溶融金属と溶融スラグとの分離機能の各機能を発揮し得る、高温雰囲気反応炉とその操炉技術の開発により、上述したこの発明の目的を達成することが可能であるとの見通しを得た。但し、廃棄物種によっては、例えば、必ずしも当該廃棄物を流動化させる必要はない。しかしながら、現実に設置する反応炉としては、各種の廃棄物処理に対応可能とするために、上記機能を全て発揮し得る反応炉であることが望ましい。
【００１５】
このような反応炉としては、流動床形式の竪型炉であって、炉上部側に適切高さ範囲のフリーボード部を有する高温反応炉であること、並びに、高濃度酸素ガス及び高温水蒸気の炉内への吹込み装置が付帯されているものが望ましい。
【００１６】
上述した高温のガス化・溶融炉に、有機系及び／又は炭化水素系廃棄物を所定の形態（形状・寸法・水分等）で装入し、固体燃料としてのコークスと溶融物造滓材としての石灰石とを装入し、一方、炉下部側の周壁から流動床形成用ガスを吹き込むと共に、適切な酸素ガス含有ガスと水蒸気とを吹き込み、そして、炉内を適切な高温状態に調整し、こうしてガス化・溶融炉で生成した可燃性ガスを、高炉の送風羽口から、熱風と共に吹き込むことにより、所期目的が実現され得ることがわかった。そして、その際、ガス化・溶融炉で生成する可燃性ガスの発熱量が２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³以上となるように当該ガス化・溶融炉への廃棄物の装入、並びに酸素ガス及び水蒸気の吹込み条件を調節すれば、高炉操業におけるコークス使用量低減効果が一層大きくなることがわかった。
【００１７】
この発明は、上記着想及び知見に基づきなされたものであり、その要旨は次の通りである。
【００１８】
請求項１記載の発明に係る有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法は、流動床形式の竪型炉を用いて、有機系廃棄物又は炭化水素系廃棄物が含まれた廃棄物を溶融及びガス化し、こうして生成した可燃性ガスを高炉の炉内に吹き込む有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法であって、
前記竪型炉内に有機系廃棄物又は炭化水素系廃棄物が含まれた廃棄物、固体燃料及び媒溶剤を装入し、そして、酸素含有ガス及び水蒸気を前記竪型炉に吹き込んで、前記竪型炉内において可燃性ガスを発生させ、生成した当該可燃性ガスを高炉の炉内に吹き込む際に、
前記竪型炉で前記廃棄物がガス化されて生成する前記可燃性ガスを、２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ ³ 以上の発熱量を有する成分組成に調整し、
前記竪型炉として、その炉内反応及び機能ゾーンとして、上方から下方に向かって順に、ガス改質化ゾーン、予熱及び熱分解ゾーン、炭化物移動層、溶融及びガス化ゾーン、並びに、溶融物分離帯及び湯溜り部が形成される炉を用いることに特徴を有するものである。
【００２２】
請求項２記載の発明に係る有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法は、請求項１に記載の発明において、上記高炉の炉内への上記可燃性ガスの吹込みを、熱風送風管先端部に設けられている従来既設の羽口、朝顔部にガス吹込み用として羽口を設けてこの朝顔部に設けられた羽口、及び、シャフト部にガス吹込み用羽口を設けてこのシャフト部に設けられた羽口の３種の内、いずれか１種以上の羽口から行なうことに特徴を有するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、この発明の有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法を実施する際に用いる、ガス化・溶融炉等を含む高炉設備の例を説明する構成図である。同図に示すように、この高炉設備の主な構成物は、竪型のガス化・溶融炉１、ガス清浄化装置２、高炉３、及び、これらそれぞれに付帯する各種装置からなっている。なお、ガス清浄化装置２は、ガス化・溶融炉１で生成した可燃性ガスの清浄性がよい場合や高温ガスの状態でリサイクルしようとする場合を考慮して、必ずしもこれを設置しなくてもよく、あるいはまた、設置するがガス清浄化装置のバイパス２ａの設置により可燃性ガスを迂回させ、使用しなくてもよい。
【００２６】
ガス化・溶融炉１への主原料は、産業廃棄物あるいは一般廃棄物として回収されたものの内、中間処理場（図示せず）で分別処理された後の廃棄物であり、ガス化・溶融炉１に付設されている廃棄物ピット４ａ、４ｂ、４ｃ、・・に搬入・貯留される。廃棄物ピット４ａ、４ｂ、４ｃ、・・の廃棄物種はいずれも有機系廃棄物又は炭化水素系廃棄物を含んでいるものである。有機系又は炭化水素系廃棄物としては、例えば、使用済みプラスティック、カーシュレッダー、減容固化処理済み家庭ゴミ、建設混合廃棄物、木屑及び古紙等がこれに該当し、種毎に各廃棄物ピットに貯留されている。各廃棄物種の貯留に際しては、その受入重量と共に、各廃棄物種の発熱量情報を管理しておく。
【００２７】
これら廃棄物４を、廃棄物装入装置５を用いて竪型のガス化・溶融炉１に炉頂部から装入する。更に、固体燃料としてのコークス粒６、及び造滓剤としての石灰石粒７を、定量供給装置８を用いて炉頂部から装入する。ガス化・溶融炉１下部側の周壁には、ガス吹込み機構としての羽口９が設けられている。羽口９は３段にわたって設けられ、炉底部側から順に、主羽口９ａ、副羽口９ｂ及び上段羽口９ｃで構成され、これら各段の羽口はそれぞれ複数個の羽口からなる。羽口９から酸素ガス１０及び水蒸気１１を吹き込む。また、適宜熱風１２も吹き込む。
【００２８】
炉頂部から装入された廃棄物４は主として、羽口９から吹き込まれたこれらガスの作用により、炉内の中間部高さ領域に流動化層１３を形成し、ここで予熱され、熱分解されるのに伴ってガスに分解する。一方、炉頂から装入されたコークス粒６は主として、主羽口９ａの炉内前方に形成されるレースウェイ１４を含む高温燃焼・溶融帯１５まで降下し、ここで激しく燃焼する。レースウェイ１４の内部温度は２０００〜２２００℃程度に達しており、高温燃焼・溶融帯１５におけるコークス粒６の燃焼により生成したＣＯを含む高温ガスが炉内を上昇する。こうして、コークス粒６の燃焼熱がガス化・溶融炉１の主な熱源となる。なお、廃棄物４の一部も炉内で燃焼してその熱源となる。
【００２９】
上記炉操作及び炉内反応状況を受けて、ガス化・溶融炉１内における反応状況は、下記の通りとなる。
【００３０】
先ず、炉内領域は、図２に模式的に示すように、上部から順にフリーボード部１６、流動化層１３、炭化物移動層１７、高温燃焼・溶融帯１５、並びに溶融物分離帯及び湯溜り部１８の各ゾーンに区分することができる。各ゾーンにおける主な反応・機能は、次の通りである。
【００３１】
フリーボード部１３においては、下方から上昇してきた各種成分を含む可燃性ガスの改質が行なわれる（ガス改質化ゾーン）。即ち、約８００〜１３００℃程度の高温雰囲気において、廃棄物４中の有機系物質や炭化水素系物質の熱分解により生成したガスに含まれている、多重結合分子や長大鎖式分子のガスを分解して単分子化ないし小分子量炭化水素系ガスに改質し、例えば、メタンやエタン等が生成する。
【００３２】
流動化層１３においては、廃棄物４が予熱され、有機系ないし炭化水素系廃棄物は熱分解して可燃性ガスと固体カーボンとに分解する。それ以外の廃棄物４部分は、高温下（約７００〜１０００℃程度）において炭化して徐々に降下する（予熱及び熱分解ゾーン）。
【００３３】
炭化物移動層１７では主として、流動化層１３においてガス分解せずに降下してきた廃棄物４中の有機系ないし炭化水素系物質が、更に炭化されると共に徐々に降下していく。
【００３４】
次いで、高温燃焼・溶融帯１５においては、上記炭化物及びコークス粒６が燃焼して、主としてＣＯを含む高温の可燃性ガスが生成すると共に、水蒸気１１の分解による水素ガスが生成する。一方、廃棄物４中の金属系物質やガラス系あるいは耐火物系物質等の、それまでに燃焼あるいは熱分解しなかった物質は全て高温条件下（約１２００〜１５００℃程度）で溶融する。即ち、廃棄物４が高温燃焼・溶融帯１５まで降下する過程において、廃棄物４中に混入していた各種金属の内、特定金属の一部は酸化物系等のヒュームダストになって、炉頂から排出されるが、大半のものは、溶融金属となるか、又は石灰石粒７で滓化されて金属酸化物系溶融物（溶融スラグ）となる（溶融及びガス化ゾーン）。
【００３５】
そして、溶融物分離帯及び湯溜り部１８においては、溶融金属と溶融スラグとがそれぞれの物性差により分離して、底部側に溶融金属が溜まる。溶融金属及び溶融スラグは、排出口１９から適宜排出される。、排出口１９から排出された溶融金属及び溶融スラグも、所謂マテリアルリサイクルの一環として各種の金属代替材や、路盤材やコンクリート材料等の土木・建設材として用いることができる。
【００３６】
上述したように、ガス化・溶融炉を用いて有機系又は炭化水素系廃棄物をガス化し、回収された可燃性ガスに、その可燃性ガスの清浄性及びリサイクル用途に応じて適宜、清浄化処理を施し、得られた可燃性ガスを高炉に吹き込み、高炉においてはその可燃性ガスを、熱源及び鉄鉱石還元材として利用することができる。高炉操業におけるコークスの一部代替として用いることができる。ここで、可燃性ガス２０の主成分は、ＣＯ、Ｈ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ及びＣＨ₄からなり、またその温度は、操炉条件により変化するが、約８００〜１３００℃で排出された高温ガスを、主としてダスト除去を目的とする清浄化処理により、約３００℃以下に低下する。
【００３７】
この発明の有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクルにより、高炉操業におけるコークス使用量の低減を安定して確実なものとするために、ガス化・溶融炉で生成させる可燃性ガス２０の発熱量を高くすることが重要であり、２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³以上の発熱量を有する成分組成に調整することが望ましい。そのためには、廃棄物ピットに受け入れる廃棄物種として、この発明においては有機系廃棄物又は炭化水素系廃棄物が含まれた廃棄物に限定しているが、更に、その有機系又は炭化水素系廃棄物について、種毎に発熱量を把握し、ガス化・溶融炉に吹き込むべき酸素ガス量、及び水蒸気の量及び温度を管理した操炉が必要である。ここで、この発明においては、水蒸気を吹き込むことにより、水素ガスを生成させることができ、高炉内における鉄鉱石の還元性付与及び高発熱量化を可能としている。更に、フリーボード部において適切なガス改質をするために、この部分の高さ領域の調節や、炉内温度を適切な範囲内、例えば８００〜１３００℃程度に調節するために、廃棄物４の装入速度並びに酸素ガス及び水蒸気の吹込み条件を調節する。
【００３８】
図３に、清浄化処理後の可燃性ガスを高炉に吹き込んでリサイクルする場合の高炉操業方法を説明するフロー図を示す。清浄化処理後の可燃性ガス２０を、高炉の羽口２１から吹き込む。羽口２１からの可燃性ガス２０の吹込み方法及び吹込み条件としては、当該高炉に固有の適切な操業条件に依存させることを基本とするが、例えば、羽口２１から熱風１２と共に、微粉炭２２及び粒状プラスティック２３を吹き込んでいる場合に、可燃性ガス２０を当該羽口から吹き込む場合には、例えば、同図（ａ）又は（ｂ）に示すように吹き込む。即ち、同図（ａ）は、熱風１２の流体中に先ず着火・燃焼性に優れている微粉炭２２をランス２２ａから吹き込み、その前方に微粉炭よりも着火・燃焼性に劣る粒状プラスティック２３をランス２３ａ吹き込んで粒状プラスティック２３の燃焼性向上を図りつつ、そして、その前方に高温の可燃性ガス２０をランス２０ａから吹き込む方法を示す。
【００３９】
同図（ｂ）は、熱風１２の送風支管２４に吹込みランス２５を挿入する位置よりも手前において予め、微粉炭２２と粒状プラスティック２３とを高速搬送配管内部で合流・混合させておき、その混合粉粒２２＋２３をその吹込みランス２５から熱風１２の流体中に吹込み、そして、その前方に比較的高温の可燃性ガスを吹き込む方法を示す。このようにして、可燃性ガス２０を効率よく高炉３で熱源及び鉄鉱石の還元材として利用することができると共に、羽口２１前方に形成されるレースウェイ２６の状態を良好に保持して、高炉操業の安定化を図ることができる。
【００４０】
次に、可燃性ガス２０の吹込みを、羽口２１からのみでなく、朝顔部あるいはシャフト部にガス吹込み用羽口（それぞれ図１中、２７、２８参照）を設け、ここからその全部又は一部を単独で吹込んでもよい。但し、可燃性ガス２０を朝顔部あるいはシャフト部から単独で吹き込もうとする場合には、吹込み前に部分的に自燃させるか、加熱するかして、所定の温度、例えば９００〜１１００℃に高めておく。また、高炉３の休風時や操業状況が不調なときは、可燃性ガス２０の高炉３への吹込みを停止し、バイパスラインを通して製鉄所内他の製造工程の加熱炉等へ送ってもよく、あるいはまた発電用燃料として使用してもよい。一方、ガス化・溶融炉の停止時には、その停止に伴う高炉への熱量供給減少分を、コークス又は微粉炭の使用量増加措置により対応する。
【００４１】
この発明におけるガス化・溶融炉１としては、前述した付帯装置や機能を有するものであればよく、休止高炉等の設備を活用することもできる。同様に、ガス清浄化装置についても、余力有る既存の集塵装置を活用することができる。
【００４２】
この発明を、図１に示したガス化・溶融炉等を含む高炉設備のフロー、及び図３に示した可燃性ガスの高炉吹込み方法の説明図を用い、次の実施形態例−１及び２により、更に詳細に説明する。
【００４３】
（実施形態例−１）
ガス化・溶融炉１に、表１に示す成分組成を有する使用済みプラスティックを１０ｔ／ｈ、コークス粒６を０．５ｔ／ｈ、そして石灰石粒７を０．１ｔ／ｈの装入速度で炉頂より連続的に装入する。
【００４４】
【表１】

【００４５】
一方、ガス化・溶融炉１の下部の羽口９から、常温の純酸素ガス１０を５０００Ｎｍ³／ｈで、そして１５０℃の水蒸気１１を２５００ｋｇ／ｈの流量で吹き込む。但し、炉の周壁に設けられた主羽口９ａ、副羽口９ｂ及び上段羽口９ｃの各羽口から、５：３：２で吹き込む。ガス改質温度は、１０００℃で操業する。
【００４６】
炉内で生成した可燃性ガスをガス清浄化装置２において水洗浄処理し、除塵され清浄化された可燃性ガスを回収する。この場合、炉出口での可燃性ガスの温度は１０００℃、圧力は３０００ｍｍＨ₂Ｏとなり、清浄化後においては、その温度は３００℃、圧力は２１００ｍｍＨ₂Ｏとなる。そして、清浄化後の可燃性ガスの成分組成は、表２に示す通りとなり、その可燃性ガス流量はｄｒｙ換算値で１８０００Ｎｍ³／ｈとなる。これはガス化・溶融炉１における廃棄物４のガス化効率としてほぼ７７％に相当する。ここで、ガス化効率は、廃棄物の保有エネルギーに対するガスエネルギーとして回収されるエネルギー効率の比として定義される。
【００４７】
【表２】

【００４８】
得られた可燃性ガス２０を高炉へ輸送し、図３（ａ）のようにして高炉３の羽口２１から、微粉炭２２及び使用済みの粒状プラスティック２３と共に、炉内への送風である熱風１２流れ中に噴射させて炉内に吹き込む。高炉３は、内容積２０００〜５０００ｍ³級の実用高炉とする。
【００４９】
上記使用済みプラスティックのガス化による高炉３へのリサイクルにより、高炉３の操業成績は、コークス使用量が低減され、更に、高炉３炉頂ガス中へのＣＯ₂排出量が低減する。表３に、高炉３への可燃性ガス２０の吹込み条件と、その場合の高炉３におけるコークス使用量の減少量及び炉頂ガス中ＣＯ₂成分の減少量、その他の操業成績を示す。同表中、「炉内リサイクル効率」とは、［（高炉内で還元に利用されるガスエネルギー量）／（高炉内に投入されるガスエネルギー量）］×１００（％）を表わし、「サーマルリサイクル効率」とは、［（高炉の炉頂から排出されるガス（炉頂ガス）で発電されるエネルギー量）／（高炉へ投入されるエネルギー量）］×１００（％）を表わす。（表６においても同じ。）
【００５０】
【表３】

【００５１】
高炉におけるコークス使用量の減少量は、コークス比に換算すると２．７ｋｇ／ｔ−溶銑に相当する。
【００５２】
（実施形態例−２）
ここでは、実施形態例−１における装入廃棄物である使用済みプラスティックの代りに、表４に示す成分組成を有するシュレッダーダストを、同じく１０ｔ／ｈの装入速度で連続的に装入する。シュレッダーダストの成分組成は、使用済みプラスティックに比べると、不燃物が著しく増加し、炭素分及び水素分がほぼ３／５〜１／２に減少している。それに伴って、コークス粒６を１．５ｔ／ｈに、そして石灰石粒７を０．２ｔ／ｈに増やして炉頂より連続的に装入し、実施形態例−１の方法に準じて操業する。
【００５３】
【表４】

【００５４】
一方、ガス化・溶融炉１の下部の羽口９から、常温の純酸素ガス１０を５０００Ｎｍ³／ｈで、そして１５０℃の水蒸気１１を２５００ｋｇ／ｈの流量で吹き込む。但し、炉の周壁に設けられた主羽口９ａ、副羽口９ｂ及び上段羽口９ｃの各羽口から、５：３：２で吹き込む。炉内温度は１０００℃で操業する。
【００５５】
炉内で生成した可燃性ガスをガス清浄化装置２において水洗浄処理し、除塵され清浄化された可燃性ガスを回収する。この場合、炉出口での可燃性ガスの温度は１０００℃、圧力は３０００ｍｍＨ₂Ｏとなり、清浄化後においては、その温度は３００℃、圧力は２５００ｍｍＨ₂Ｏとなる。そして、清浄化後の可燃性ガスの成分組成は、表５に示す通りとなり、その可燃性ガス流量はｄｒｙ換算値で１３０００Ｎｍ³／ｈとなる。これはガス化・溶融炉１における廃棄物４のガス化効率としてほぼ７４％に相当する。なお、ガス化効率の定義は、前述したものと同じである。
【００５６】
【表５】

【００５７】
得られた可燃性ガス２０を高炉へ輸送し、図３（ｂ）のようにして高炉３の羽口２１から、微粉炭２２及び使用済みの粒状プラスティック２３と共に、炉内への送風である熱風１２流れ中に噴射させて炉内に吹き込む。高炉３は、内容積２０００〜５０００ｍ³級の実用高炉とする。
【００５８】
上記シュレッダーダストのガス化による高炉３へのルサイクルにより、高炉３の操業成績は、コークス使用量が低減され、更に、高炉３炉頂ガス中へのＣＯ₂排出量が低減する。表６に、高炉３への可燃性ガス２０の吹込み条件と、その場合の高炉３におけるコークス使用量の減少量、及び炉頂ガス中ＣＯ₂成分の減少量、その他の操業成績を示す。
【００５９】
【表６】

【００６０】
高炉におけるコークス使用量の減少量は、コークス比に換算すると１．６ｋｇ／ｔ−溶銑に相当する。
【００６１】
【発明の効果】
上述した通り、この発明の有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法及びリサイクルに適した高炉設備の実施によれば、産業廃棄物及び一般廃棄物から回収される有機系又は炭化水素系廃棄物から効率よく高発熱量をもつ可燃性ガスを大量に発生させることができ、この可燃性ガスを高炉に吹き込んで高炉における燃料として利用すると共に、鉄鉱石の還元材として利用することができる。従って、それにより高炉操業におけるコークス使用量に低減に寄与する。また、ガス化・溶融炉で副生されるメタルやスラグは、廃棄物のマテリアルリサイクルにも寄与する。更に、廃棄物処理の観点から、この発明の方法及び高炉設備の実施によれば、大量の廃棄物を環境保全を維持しつつ処理することもできる。
【００６２】
この発明によれば、このような有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法、及びそのような廃棄物のリサイクルに適した高炉設備を提供することが可能となり、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法を実施する際に用いる、ガス化・溶融炉等を含む高炉設備の例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施における電流測定値の信号処理のフロー図である。
【図３】本発明の実施における電流測定値の信号処理結果の判定方法を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ガス化・溶融炉
２ガス清浄化装置
２ａガス清浄化装置バイパス
３高炉
４廃棄物
４ａ、４ｂ、４ｃ、・・廃棄物ピット
５廃棄物装入装置
６コークス粒
７石灰石粒
８定量供給装置
９羽口（ガス化・溶融炉）
９ａ主羽口
９ｂ副羽口
９ｃ上段羽口
１０酸素ガス
１１水蒸気
１２熱風
１３流動化層
１４（ガス化・溶融炉の羽口先の）レースウェイ
１５高温燃焼・溶融帯
１６フリーボード
１７炭化物移動層
１８溶融物分離帯及び湯溜り部
１９排出口
２０可燃性ガス
２０ａ（可燃性ガス吹込み）ランス
２１高炉の羽口
２２微粉炭
２２ａ（微粉炭吹込み）ランス
２３粒状プラスティック
２３ａ（粒状プラスティック吹込み）ランス
２４熱風送風支管
２５（微粉炭と粒状プラスティックとの混合粉の）吹込みランス
２６（高炉羽口先の）レースウェイ
２７（高炉朝顔部の）羽口
２８（高炉シャフト部下部の）羽口
２９原料装入面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to recycling of organic or hydrocarbon waste, and relates to a technology for recycling the waste gas by melting it in a gasification / melting furnace and blowing it into a blast furnace. is there.
[0002]
[Prior art]
General waste and industrial waste include various properties. Wastes collected as garbage in this are processed by the following processes, for example. Incineration, gasification, or melting treatment is performed in a garbage incinerator such as a vertical furnace or a rotary kiln, and sensible heat is recovered from the combustion heat generated there, or the generated combustible gas is subjected to secondary combustion to generate energy. On the other hand, the residue generated by melting and cooling can be used for construction materials, roadbed materials, etc. after removal of harmful substances, after appropriate solid treatment, and for molten fly ash Only an equal amount is disposed of in landfills.
[0003]
Thus, when disposing of waste, efforts are made to recycle it as effectively as possible, and to reduce the amount of waste to be finally disposed of such as landfill.
[0004]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-201427, combustible waste is gasified in a high-temperature gasification furnace, and the generated gas is dusted and desalted, and then burned in a boiler having a heat storage burner to generate steam. A technique for recovering energy with higher efficiency than before (hereinafter referred to as “prior art 1”) has been proposed. As described above, the prior art 1 is a technique for processing waste by a so-called thermal recycling process.
[0005]
In JP-A-9-235559, waste is heated in a rotary kiln-type pyrolysis reactor, and the pyrolysis coke and pyrolysis gas generated therein are charged or blown into a blast furnace to process a large amount of waste. In addition, a process (hereinafter referred to as “prior art 2”) intended to reduce the operating cost in the blast furnace has been proposed.
[0006]
In the prior art 2, as the reaction operation in the thermal decomposition reaction container of waste, only the air blocking condition and the heating temperature condition are defined. For this reason, the main focus is on pyrolysis coke, as waste is generated by processing. Therefore, no proposal has been made on the component composition of the pyrolysis gas of waste, the calorific value, and the like, and it cannot be expected about the effect of reducing the amount of coke used in the blast furnace by blowing the gas.
[0007]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-130947 also proposes a facility in which a waste treatment furnace and a blast furnace are combined in series. Here, a process (hereinafter referred to as “prior art 3”) in which waste is heated with a horizontal carbonization apparatus (see the same publication, FIG. 1) and the obtained carbide and gas are supplied to a blast furnace has been proposed. It describes the effect of reducing the amount of coke used in the blast furnace. In the prior art 3, it is possible to treat both organic waste and inorganic waste as treated waste (see the specification of the publication, paragraph 0011), but the waste is treated with a carbonization device. Is a desirable process, the disclosure of control and use of gas generated from a carbonization apparatus as a processing furnace during waste treatment is poor. In addition, even if the effects of charging and blowing into the blast furnace are evaluated by combining both carbide and gas, the intended effect is exhibited because the internal volume of the blast furnace is 10 m.^Three(Hot metal production: about 8 t / day), and the inner volume is 100 m from the technical and economic viewpoints.^ThreeIt is limited to the following blast furnaces (see the specification of the publication, paragraph 0015, table 1, paragraph 0011). Therefore, the technology of the prior art 3 is applied to a normal practical scale blast furnace, for example, an internal volume of 2000 to 4000 m.^ThreeIt cannot be applied to a blast furnace with a hot metal production amount (approximately 5000 to 10,000 t / day).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors set the object as wide as possible among industrial waste and general waste, treat this in large quantities and efficiently, and reduce the amount of coke used in blast furnace operation. Develop technologies that contribute to environmental conservation through appropriate waste disposal, effectively recycle waste as part of coking coal resources for steelmaking coke, and further contribute to reducing hot metal production costs This is the object of the present invention.
[0009]
In achieving the above object, the above-mentioned prior arts 1 to 3 do not solve the following problems. That is, according to Prior Art 1, energy is recovered in high-temperature and high-pressure steam while absorbing fluctuations in the amount and composition of combustible gas generated in waste treatment and suppressing generation of harmful substances such as dioxins. However, according to the prior art 1, the high temperature gasification furnace and the blast furnace are connected in series so that the combustible gas can be blown into the blast furnace to reduce the iron coke and the hot metal production cost. It is difficult to recycle waste combined with the above. Further, according to the

prior arts

2 and 3, it is possible to recycle the waste by combining the high temperature gasification furnace and the blast furnace in series. However, as described above, in the prior art 2, the combustible gas by the waste treatment is used. Even if hot metal is blown into the blast furnace, it cannot be expected to reduce the hot metal production cost. Moreover, in prior art 3, this cannot be applied to a normal practical blast furnace.
[0010]
Therefore, the present inventors have developed a technology for generating combustible gas with appropriate properties that can contribute to the reduction of coke usage in ordinary commercial blast furnaces, and recycling as many kinds and large quantities of waste as possible. In order to achieve this, in the waste treatment in the gasification / melting furnace, in addition, the operating conditions in the integrated process in which the combustible gas obtained by the waste treatment in the gasification / melting furnace is blown into the blast furnace are appropriate. It has been set as a problem to be solved in the present invention.
[0011]
By solving the above problems, the present invention treats a wide range of industrial waste and general waste in a gasification / melting furnace while suppressing the generation of harmful substances, and combustibles generated in the furnace. It is an object of the present invention to provide a waste recycling technique that can reduce coke consumption under stable blast furnace operation and can contribute to environmental conservation by blowing a property gas into the blast furnace.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
This inventor repeated earnest examination and examination in order to solve the above-described problems and achieve the target, and obtained the following idea and knowledge.
[0013]
First, the main types of wastes to be treated are those that mainly contain at least organic waste and / or hydrocarbon waste in order to treat the recovered waste over a wide range. While the combustible gas generated is blown into the blast furnace, on the other hand, even when the composition ratio of organic and / or inorganic waste is small, generally a low calorific value generated in that case is required temporarily for energy other than the blast furnace. If the equipment is supplied to the facility, it will be possible to expand the range of types of waste to be treated to increase the volume of waste, and to enable efficient and stable operation of gasification and melting furnaces. Focused on becoming.
[0014]
As a waste treatment reactor for treating a wide range of waste species as described above, waste preheating function, thermal decomposition (including gas decomposition) function, carbonization function, and combustion of carbides generated by the carbonization function Provides flammable gas generation function (hereinafter referred to as “carbonization and gasification function”), gas reforming function, melting and hatching function of high melting point materials, and separation function of molten metal and molten slag The prospect of being able to achieve the above-mentioned object of the present invention has been obtained by developing a high-temperature atmosphere reactor and its operation technology. However, depending on the type of waste, for example, it is not always necessary to fluidize the waste. However, it is desirable that the reactor installed in practice is a reactor that can exhibit all the above functions in order to be able to deal with various types of waste disposal.
[0015]
As such a reactor, it is a fluidized bed type vertical furnace, which is a high temperature reactor having a free board part in an appropriate height range on the upper side of the furnace, and high concentration oxygen gas and high temperature steam. It is desirable to have a blow-in device attached to the furnace.
[0016]
The above-mentioned high-temperature gasification / melting furnace is charged with organic and / or hydrocarbon waste in the prescribed form (shape, dimensions, moisture, etc.), and coke as a solid fuel and as a melt-making material In the meantime, while the fluidized bed forming gas is blown from the peripheral wall on the lower side of the furnace, the appropriate oxygen gas-containing gas and water vapor are blown, and the inside of the furnace is adjusted to an appropriate high temperature state, It was found that the intended purpose can be realized by blowing the combustible gas generated in the gasification / melting furnace together with hot air from the blast furnace air tuyeres. At that time, the calorific value of the combustible gas generated in the gasification / melting furnace is 2000 kcal / Nm.^ThreeIt has been found that the effect of reducing the amount of coke used in blast furnace operation can be further increased by adjusting the charging of waste into the gasification / melting furnace and the oxygen gas and steam blowing conditions as described above.
[0017]
The present invention has been made on the basis of the above idea and knowledge, and the gist thereof is as follows.
[0018]
The recycling method of organic or hydrocarbon waste according to the invention of claim 1 is:Fluidized bedUsing a vertical furnace, the waste containing organic waste or hydrocarbon waste is melted and gasified, and the combustible gas thus generated is blown into the furnace of the blast furnace.A method for recycling organic or hydrocarbon waste,
The vertical furnace is charged with waste containing organic waste or hydrocarbon waste, solid fuel and solvent, and oxygen-containing gas and water vapor are blown into the vertical furnace. When the combustible gas is generated in the vertical furnace and the generated combustible gas is blown into the furnace of the blast furnace,
The combustible gas generated by gasifying the waste in the vertical furnace is 2000 kcal / Nm. ^Three Adjust to the component composition having the above calorific value,
As the vertical furnace, the reaction and functional zone in the furnace, in order from the top to the bottom, gas reforming zone, preheating and pyrolysis zone, carbide moving bed, melting and gasification zone, and melt separation Use a furnace in which a band and a sump are formedIt has a special feature.
[0022]
Claim2The method for recycling organic or hydrocarbon waste according to the invention described in claim1In the described invention, blowing of the combustible gas into the furnace of the blast furnace is provided with a tuyere for gas blowing in a conventional existing tuyere provided at the tip of a hot air blower pipe and a morning glory part. Perform from one or more of the tuyere provided in the morning glory part and the tuyere provided in the shaft part by providing a gas blowing tuyere in the shaft part. It has the characteristics.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of blast furnace equipment including a gasification / melting furnace and the like used when the organic or hydrocarbon waste recycling method of the present invention is carried out. As shown in the figure, the main components of this blast furnace facility are a vertical gasification / melting furnace 1, a gas cleaning device 2, a blast furnace 3, and various devices attached to each of them. The gas cleaning device 2 is not necessarily installed in consideration of the case where the cleanability of the combustible gas generated in the gasification / melting furnace 1 is good or the case where it is going to be recycled in a high temperature gas state. Alternatively, or alternatively, the combustible gas may be bypassed and not used by installing the bypass 2a of the gas purifier.
[0026]
The main raw material for the gasification / melting furnace 1 is the waste collected after being separated at an intermediate treatment plant (not shown) among those recovered as industrial waste or general waste. It is carried in and stored in

waste pits

4a, 4b, 4c attached to the furnace 1. The waste types of the

waste pits

4a, 4b, 4c,... Include organic waste or hydrocarbon waste. Organic waste or hydrocarbon waste includes, for example, used plastic, car shredder, volume reduction solidified household waste, construction mixed waste, wood waste, waste paper, etc., and each waste pit for each species. It is stored in. When storing each waste type, the calorific value information of each waste type is managed together with the received weight.
[0027]
These wastes 4 are charged into the vertical gasification / melting furnace 1 from the top of the furnace using the waste charging device 5. Further, coke grains 6 as solid fuel and limestone grains 7 as a faux former are charged from the top of the furnace using a quantitative supply device 8. A tuyere 9 as a gas blowing mechanism is provided on the peripheral wall on the lower side of the gasification / melting furnace 1. The tuyere 9 is provided in three stages, and is composed of a main tuyere 9a, a sub tuyere 9b, and an upper tuyere 9c in order from the furnace bottom side, and each tuyere comprises a plurality of tuyere. Oxygen gas 10 and water vapor 11 are blown from the tuyere 9. Also, hot air 12 is blown in as appropriate.
[0028]
Waste 4 charged from the top of the furnace is mainly preheated and thermally decomposed by the action of these gases blown from the tuyere 9 in the middle height region of the furnace. As it is done, it decomposes into gas. On the other hand, the coke grains 6 charged from the top of the furnace descend mainly to the high-temperature combustion / melting zone 15 including the raceway 14 formed in front of the main tuyere 9a in the furnace, and burn intensely here. The internal temperature of the raceway 14 has reached about 2000 to 2200 ° C., and high-temperature gas containing CO generated by the combustion of the coke grains 6 in the high-temperature combustion / melting zone 15 rises in the furnace. Thus, the combustion heat of the coke grains 6 becomes the main heat source of the gasification / melting furnace 1. Part of the waste 4 is also burned in the furnace and becomes a heat source.
[0029]
In response to the furnace operation and the reaction state in the furnace, the reaction state in the gasification / melting furnace 1 is as follows.
[0030]
First, as schematically shown in FIG. 2, the in-furnace region includes a free board portion 16, a fluidized layer 13, a carbide moving layer 17, a high-temperature combustion / melting zone 15, and a melt separation zone and a sump, in order from the top. The zone 18 can be divided into zones. The main reactions and functions in each zone are as follows.
[0031]
In the free board part 13, the combustible gas containing various components rising from below is reformed (gas reforming zone). That is, in a high-temperature atmosphere of about 800 to 1300 ° C., the gas of multiple bonds or long chain molecules contained in the gas generated by the thermal decomposition of the organic substance or hydrocarbon substance in the waste 4 is removed. It is decomposed and reformed into a monomolecular or small molecular weight hydrocarbon gas, for example, methane, ethane, etc. are generated.
[0032]
In the fluidized bed 13, the waste 4 is preheated, and the organic or hydrocarbon waste is thermally decomposed into a combustible gas and solid carbon. The other waste 4 parts are carbonized at a high temperature (about 700 to 1000 ° C.) and gradually fall (preheating and pyrolysis zone).
[0033]
In the carbide moving layer 17, the organic or hydrocarbon material in the waste 4 that has fallen without being decomposed by gas in the fluidized bed 13 is further carbonized and gradually falls.
[0034]
Next, in the high-temperature combustion / melting zone 15, the carbides and coke grains 6 are combusted to generate high-temperature combustible gas mainly containing CO, and hydrogen gas is generated by decomposition of the water vapor 11. On the other hand, all materials that have not been burned or pyrolyzed so far, such as metal-based materials, glass-based materials, and refractory-based materials in the waste 4 are melted under high-temperature conditions (about 1200 to 1500 ° C.). That is, in the process in which the waste 4 descends to the high-temperature combustion / melting zone 15, among the various metals mixed in the waste 4, a part of the specific metal becomes oxide-based fume dust, and the furnace Most of it is discharged from the top, but most of it becomes molten metal or is hatched with limestone grains 7 to become a metal oxide-based melt (molten slag) (melting and gasification zone).
[0035]
In the melt separation zone and the hot water pool portion 18, the molten metal and the molten slag are separated due to their physical property differences, and the molten metal accumulates on the bottom side. Molten metal and molten slag are appropriately discharged from the discharge port 19. The molten metal and molten slag discharged from the discharge port 19 can also be used as various metal substitutes, civil engineering / construction materials such as roadbed materials and concrete materials as part of so-called material recycling.
[0036]
As mentioned above, organic or hydrocarbon waste is gasified using a gasification and melting furnace, and the recovered combustible gas is appropriately cleaned according to the cleanability of the combustible gas and the recycling application. The flammable gas obtained by the treatment is blown into the blast furnace, and the flammable gas can be used as a heat source and an iron ore reducing material in the blast furnace. It can be used as a partial replacement for coke in blast furnace operation. Here, the main components of the combustible gas 20 are CO, H₂, CO₂, H₂O and CH_FourAlthough the temperature varies depending on the operating conditions, the high-temperature gas discharged at about 800 to 1300 ° C. is lowered to about 300 ° C. or less mainly by a cleaning treatment for the purpose of dust removal.
[0037]
In order to stably and reliably reduce the amount of coke used in blast furnace operation by recycling the organic or hydrocarbon waste of the present invention, the calorific value of the combustible gas 20 generated in the gasification / melting furnace Is important, 2000 kcal / Nm^ThreeIt is desirable to adjust to the component composition having the above calorific value. To that end, the present invention is limited to waste containing organic waste or hydrocarbon waste in the present invention as a waste species to be received in the waste pit. It is necessary to have a furnace that grasps the amount of heat generated for each species and controls the amount of oxygen gas to be blown into the gasification / melting furnace and the amount and temperature of water vapor. Here, in the present invention, hydrogen gas can be generated by blowing water vapor, and it is possible to impart reducibility of the iron ore in the blast furnace and to increase the calorific value. Further, in order to perform appropriate gas reforming in the free board portion, the waste 4 is adjusted in order to adjust the height region of this portion and to adjust the furnace temperature within an appropriate range, for example, about 800 to 1300 ° C. The charging speed and oxygen gas and water vapor blowing conditions are adjusted.
[0038]
FIG. 3 is a flow chart for explaining a blast furnace operation method in the case where the combustible gas after the cleaning treatment is blown into the blast furnace for recycling. The combustible gas 20 after the cleaning treatment is blown from the tuyere 21 of the blast furnace. The method of blowing the combustible gas 20 from the tuyere 21 and the blowing conditions are basically based on appropriate operating conditions specific to the blast furnace, but for example, fine powder along with hot air 12 from the tuyere 21 In the case where the combustible gas 20 is blown from the tuyere when the charcoal 22 and the granular plastic 23 are blown, for example, it is blown as shown in FIG. That is, FIG. 2A shows that pulverized coal 22 excellent in ignition / combustibility is first blown into a fluid of hot air 12 from a lance 22a, and a granular plastic 23 having inferior ignition / combustibility in comparison with pulverized coal is provided in front thereof. A method of blowing the lance 23a to improve the combustibility of the granular plastic 23 and blowing high-temperature combustible gas 20 from the lance 20a in front thereof will be described.
[0039]
FIG. 2B shows that the pulverized coal 22 and the granular plastic 23 are joined and mixed in the high-speed conveying pipe in advance before the position where the blowing lance 25 is inserted into the blowing branch 24 of the hot air 12. A method of blowing mixed powder 22 + 23 from the blowing lance 25 into the fluid of the hot air 12 and blowing a relatively high-temperature combustible gas in front thereof will be described. In this way, the combustible gas 20 can be efficiently used as a heat source and a reducing material for iron ore in the blast furnace 3, and the state of the raceway 26 formed in front of the tuyere 21 is well maintained. Stabilization of blast furnace operation can be achieved.
[0040]
Next, the combustible gas 20 is blown not only from the tuyere 21 but also to the morning glory portion or the shaft portion with a tuyere for gas blowing (see 27 and 28 in FIG. 1, respectively), from which all Or a part may be blown alone. However, when the combustible gas 20 is to be blown independently from the morning glory portion or the shaft portion, it is partially burned before being blown or heated, and is heated to a predetermined temperature, for example, 900 to 1100 ° C. Keep it high. In addition, when the blast furnace 3 is not in operation or the operation status is unsatisfactory, the blowing of the combustible gas 20 into the blast furnace 3 may be stopped and sent to a heating furnace or the like in another manufacturing process in the steelworks through a bypass line. Alternatively, it may be used as a fuel for power generation. On the other hand, when the gasification / melting furnace is stopped, the amount of decrease in the heat supply to the blast furnace due to the stoppage is dealt with by increasing the amount of coke or pulverized coal used.
[0041]
As the gasification / melting furnace 1 in the present invention, any apparatus having the above-mentioned incidental devices and functions may be used, and facilities such as a dormant blast furnace may be used. Similarly, the existing dust collector with sufficient capacity can be utilized also for the gas cleaning device.
[0042]
Using the flow of the blast furnace equipment including the gasification / melting furnace shown in FIG. 1 and the explanatory diagram of the blast furnace blowing method of combustible gas shown in FIG. 2 will be described in more detail.
[0043]
Embodiment Example 1
In the gasification / melting furnace 1, a spent plastic having the composition shown in Table 1 is charged at a charging speed of 10 t / h, coke grains 6 of 0.5 t / h, and limestone grains 7 of 0.1 t / h. Charge continuously from the top.
[0044]
[Table 1]

[0045]
On the other hand, from the tuyere 9 at the bottom of the gasification / melting furnace 1, pure oxygen gas 10 at room temperature is supplied at 5000 Nm.^ThreeAt a flow rate of 2500 kg / h. However, it blows in at 5: 3: 2 from each tuyere of the main tuyere 9a, the sub tuyere 9b, and the upper stage tuyere 9c provided in the surrounding wall of the furnace. The gas reforming temperature operates at 1000 ° C.
[0046]
The combustible gas generated in the furnace is subjected to water cleaning treatment in the gas cleaning device 2 to collect dust and cleaned combustible gas. In this case, the temperature of the combustible gas at the furnace outlet is 1000 ° C., and the pressure is 3000 mmH.₂After cleaning, the temperature is 300 ° C. and the pressure is 2100 mmH.₂O. The component composition of the combustible gas after cleaning is as shown in Table 2, and the flow rate of the combustible gas is 18000 Nm in terms of dry conversion.^Three/ H. This corresponds to approximately 77% as the gasification efficiency of the waste 4 in the gasification / melting furnace 1. Here, the gasification efficiency is defined as the ratio of the energy efficiency recovered as gas energy to the retained energy of waste.
[0047]
[Table 2]

[0048]
The obtained combustible gas 20 is transported to a blast furnace, and hot air that is blown into the furnace together with pulverized coal 22 and used granular plastic 23 from the tuyere 21 of the blast furnace 3 as shown in FIG. 12 Inject into the flow and blow into the furnace. The blast furnace 3 has an internal volume of 2000 to 5000 m.^ThreeClass practical blast furnace.
[0049]
By recycling the used plastic to the blast furnace 3 by gasification, the operation result of the blast furnace 3 is reduced in the amount of coke used, and further, the CO into the blast furnace 3 top gas is reduced.₂Emissions are reduced. Table 3 shows the conditions for injecting the combustible gas 20 into the blast furnace 3, the amount of reduction in the amount of coke used in the blast furnace 3, and the CO in the furnace top gas.₂Indicates the amount of component reduction and other operational results. In the same table, “in-furnace recycling efficiency” means [(amount of gas energy used for reduction in the blast furnace) / (amount of gas energy input into the blast furnace)] × 100 (%). “Recycling efficiency” represents [(amount of energy generated by gas discharged from the top of the blast furnace (furnace top gas)) / (amount of energy input to the blast furnace)] × 100 (%). (The same applies to Table 6.)
[0050]
[Table 3]

[0051]
The amount of decrease in the amount of coke used in the blast furnace corresponds to 2.7 kg / t-molten iron when converted to a coke ratio.
[0052]
(Embodiment example-2)
Here, shredder dust having the component composition shown in Table 4 is continuously charged at a charging speed of 10 t / h instead of the used plastic which is the charging waste in the embodiment example-1. The component composition of shredder dust is significantly increased in incombustibles and reduced in carbon and hydrogen by about 3/5 to 1/2 compared to used plastic. Accordingly, the coke grains 6 are increased to 1.5 t / h and the limestone grains 7 are increased to 0.2 t / h and continuously charged from the top of the furnace, and the operation is performed according to the method of the embodiment example-1. .
[0053]
[Table 4]

[0054]
On the other hand, from the tuyere 9 at the bottom of the gasification / melting furnace 1, pure oxygen gas 10 at room temperature is supplied at 5000 Nm.^ThreeAt a flow rate of 2500 kg / h. However, it blows in at 5: 3: 2 from each tuyere of the main tuyere 9a, the sub tuyere 9b, and the upper stage tuyere 9c provided in the surrounding wall of the furnace. The furnace temperature is 1000 ° C.
[0055]
The combustible gas generated in the furnace is subjected to water cleaning treatment in the gas cleaning device 2 to collect dust and cleaned combustible gas. In this case, the temperature of the combustible gas at the furnace outlet is 1000 ° C., and the pressure is 3000 mmH.₂After cleaning, the temperature is 300 ° C. and the pressure is 2500 mmH.₂O. The component composition of the combustible gas after cleaning is as shown in Table 5, and the flow rate of the combustible gas is 13000 Nm in terms of dry conversion.^Three/ H. This corresponds to approximately 74% as the gasification efficiency of the waste 4 in the gasification / melting furnace 1. The definition of gasification efficiency is the same as described above.
[0056]
[Table 5]

[0057]
The obtained combustible gas 20 is transported to a blast furnace, and hot air that is blown into the furnace together with pulverized coal 22 and used granular plastic 23 from the tuyere 21 of the blast furnace 3 as shown in FIG. 12 Inject into the flow and blow into the furnace. The blast furnace 3 has an internal volume of 2000 to 5000 m.^ThreeClass practical blast furnace.
[0058]
Due to the gas recycle to the blast furnace 3 by the gasification of the shredder dust, the operation result of the blast furnace 3 is reduced in the amount of coke used, and further, the CO into the blast furnace 3 top gas is reduced.₂Emissions are reduced. Table 6 shows the conditions for injecting the combustible gas 20 into the blast furnace 3, the amount of reduction in the amount of coke used in the blast furnace 3, and the CO in the furnace top gas.₂Indicates the amount of component reduction and other operational results.
[0059]
[Table 6]

[0060]
The amount of reduction in the amount of coke used in the blast furnace is equivalent to 1.6 kg / t-molten iron when converted to the coke ratio.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for recycling organic or hydrocarbon waste of the present invention and the implementation of blast furnace equipment suitable for recycling, organic or hydrocarbon waste recovered from industrial waste and general waste Thus, a large amount of combustible gas having a high calorific value can be efficiently generated, and this combustible gas can be blown into the blast furnace and used as fuel in the blast furnace and also used as a reducing material for iron ore. Therefore, it contributes to a reduction in the amount of coke used in blast furnace operation. Metals and slag by-produced in gasification and melting furnaces also contribute to material recycling of waste. Furthermore, from the viewpoint of waste treatment, according to the method and blast furnace equipment of the present invention, a large amount of waste can be treated while maintaining environmental conservation.
[0062]
According to the present invention, it is possible to provide a method for recycling such organic or hydrocarbon waste, and a blast furnace facility suitable for recycling such waste, which brings industrially useful effects. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of blast furnace equipment including a gasification / melting furnace and the like used when carrying out the organic or hydrocarbon waste recycling method of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of signal processing of a current measurement value in the implementation of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method for determining a signal processing result of a current measurement value according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Gasification and melting furnace
2 Gas cleaning equipment
2a Gas purifier bypass
3 Blast furnace
4 Waste
4a, 4b, 4c, ... Waste pit
5 Waste charging equipment
6 Coke grains
7 Limestone grains
8 Metering device
9 tuyere (gasification and melting furnace)
9a Main tuyere
9b Deputy tuyere
9c Upper tuyere
10 Oxygen gas
11 Water vapor
12 Hot air
13 Fluidized bed
14 Raceway (at the tip of gasification / melting furnace tuyere)
15 High-temperature combustion / melting zone
16 Free board
17 Carbide moving bed
18 Melt separation zone and pool
19 Discharge port
20 Combustible gas
20a (flammable gas injection) lance
21 Blast furnace tuyere
22 Pulverized coal
22a (Pulverized coal injection) Lance
23 granular plastic
23a (granular plastic blowing) lance
24 Hot air ventilation branch
25 Blowing lance (mixed powder of pulverized coal and granular plastic)
26 Raceway (of the blast furnace tuyere)
27 The tuyere (of the blast furnace morning glory)
28 tuyere (under the blast furnace shaft)
29 Raw material charging surface

Claims

Using the shaft furnace of the fluidized bed type, organic waste or waste hydrocarbon waste contained melted and gasified, blowing the generated combustible gas in the furnace blast write-free organic-based Or a hydrocarbon waste recycling method ,
The vertical furnace is charged with waste containing organic waste or hydrocarbon waste, solid fuel and solvent, and oxygen-containing gas and water vapor are blown into the vertical furnace. When a combustible gas is generated in a vertical furnace and the generated combustible gas is blown into the furnace of a blast furnace directly or through a gas purification device,
Adjusting the combustible gas generated by gasifying the waste in the vertical furnace into a component composition having a calorific value of 2000 kcal / Nm ³ or more,
As the vertical furnace, the reaction and functional zone in the furnace, in order from the top to the bottom, gas reforming zone, preheating and pyrolysis zone, carbide moving bed, melting and gasification zone, and melt separation A method for recycling organic or hydrocarbon waste, comprising using a furnace in which a belt and a sump are formed .

The flammable gas was blown into the furnace of the blast furnace by providing a tuyere provided at the tip of the hot air blast pipe and a tuyere for gas blowing at the morning glory part. tuyere, and among the tuyere provided in the shaft section provided with a gas blowing tuyeres in the shaft section, and performs from any one or more tuyeres, according to claim 1 Recycling method for organic or hydrocarbon waste.