JP2002371307A

JP2002371307A - 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

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Publication number: JP2002371307A
Application number: JP2001183484A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Wakimoto; 一政脇元; Terutoshi Sawada; 輝俊澤田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2002-12-26
Anticipated expiration: 2021-06-18
Also published as: JP4734776B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有機系等廃棄物を処理して可燃性ガスを高炉
へリサイクルする技術。【解決手段】竪型炉でその廃棄物４を溶融及びガス
化し、生成した可燃性ガスを高炉に吹き込む。溶融及び
ガス化のために、竪型炉内に廃棄物４、コークス粒６等
の固体燃料及び石灰石粒７等の媒溶剤を装入し、酸素１
０及び水蒸気１１を吹きむ。可燃性ガスは２０００ｋｃ
ａｌ／Ｎｍ³以上の発熱量を有する成分組成に調整す
る。竪型炉内の反応及び機能ゾーンとして、上方から下
方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。可燃性ガスを高炉
の熱風送風管先端部に設けられている羽口９、朝顔部に
設けたガス吹込み用羽口、シャフト部に設けたガス吹込
み用羽口の内、１種以上から行なう。上記竪型ガス化・
溶融炉１を高炉３設備に付設して高炉操業する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１０
０ｍ³以下の高炉に限られる（同公報明細書、段落００
１５、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２００
０〜４０００ｍ³程度（溶銑生産量：約５０００〜１０
０００ｔ／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、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
炉内に吹き込むことに特徴を有するものである。

【００１９】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、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、酸素ガス含有ガス及び水
蒸気を上記竪型炉に吹き込んで、その竪型炉内において
可燃性ガスを発生させ、生成したその可燃性ガスを高炉
の炉内に吹き込むことに特徴を有するものである。

【００２０】請求項３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又は２記載
の発明において、上記竪型炉で上記廃棄物がガス化され
て生成する可燃性ガスを、２０００ｋｃａｌ／Ｎｍ³以
上の発熱量を有する成分組成に調整することに特徴を有
するものである。

【００２１】請求項４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１〜３のいず
れかに記載の発明において、上記竪型炉として、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５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１〜４のいず
れか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。

【００２３】請求項６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に適した高炉設備は、炉内に
上方から下方に向かって順に、フリーボード部、流動化
層、炭化物移動層、高温燃焼・溶融帯、並びに、溶融物
分離帯及び湯溜り部が形成される竪型ガス化・溶融炉
と、この竪型ガス化・溶融炉で生成する可燃性ガスを炉
内部に吹き込む付帯設備が装備されている高炉本体とを
含むものである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４
ａ、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１
２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１
３、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、Ｃ
Ｏ、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２
１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２１
００ｍｍＨ₂Ｏ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２５
００ｍｍＨ₂Ｏ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Ｃ
Ｏ₂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

フロントページの続きＦターム(参考） 3K061 AA16 AB02 AB03 AC01 AC13 AC17 BA01 BA07 CA07 CA08 DA02 DA19 DB16 DB20 4K015 AA02 AD01 AD05 AE10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、生
成した可燃性ガスを高炉の炉内に吹き込むことを特徴と
する、有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイクル方法。
【請求項２】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こ
とを特徴とする、有機系又は炭化水素系廃棄物のリサイ
クル方法。
【請求項３】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／Ｎｍ³
以上の発熱量を有する成分組成に調整することを特徴と
する、請求項１又は２記載の有機系又は炭化水素系廃棄
物のリサイクル方法。
【請求項４】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を特徴とする、請求項１
〜３のいずれかに記載の有機系又は炭化水素系廃棄物の
リサイクル方法。
【請求項５】前記高炉の炉内への前記可燃性ガスの吹
込みは、これを熱風送風管先端部に設けられている羽
口、朝顔部にガス吹込み用羽口を設けて当該朝顔部に設
けられた羽口、及びシャフト部にガス吹込み用羽口を設
けて当該シャフト部に設けられた羽口の内、いずれか１
種以上の羽口から行なうことを特徴とする、請求項１〜
４のいずれかに記載の有機系又は炭化水素系廃棄物のリ
サイクル方法。
【請求項６】炉内に上方から下方に向かって順に、フ
リーボード部、流動化層、炭化物移動層、高温燃焼・溶
融帯、並びに、溶融物分離帯及び湯溜り部が形成される
竪型ガス化・溶融炉と、前記竪型ガス化・溶融炉で生成
する可燃性ガスを炉内部に吹き込む付帯設備が装備され
ている高炉本体とを含む、有機系又は炭化水素系廃棄物
のリサイクルに適した高炉設備。