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JP3370866B2 - 廃棄物の熱分解ガスによる発電方法 - Google Patents
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JP3370866B2 - 廃棄物の熱分解ガスによる発電方法 - Google Patents

廃棄物の熱分解ガスによる発電方法

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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、都市ごみ、下水汚
泥等の廃棄物を原料として発電を行うことができる廃棄
物の熱分解ガスによる発電方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】都市ごみ、下水汚泥等の廃棄物の処理
は、現在のところ焼却処理が主流となっているが、最近
では次世代の廃棄物の処理法として、熱分解溶融処理法
が注目されている。この熱分解溶融処理法は、廃棄物を
低空気比の熱分解炉で可燃性の熱分解ガスと熱分解残査
とに熱分解し、熱分解ガスを旋回式溶融炉で燃焼させ、
その熱で熱分解残査を溶融させスラグ化する方法であ
る。そして旋回式溶融炉から排出される高温の排ガスは
廃熱ボイラ等でエネルギを回収され、蒸気タービン発電
等を行う。この方法によれば廃棄物を溶融処理しつつ発
電を行うことができる利点がある。 【0003】ところが一般にタービンの効率は、蒸気の
温度及び流量の増加につれて向上する傾向を持つ。この
ため大規模のごみ処理場では上記の方法によって効率良
く発電を行うことができるが、一日のごみ処理量が100
トン以下の中小規模のごみ処理場では十分な温度及び流
量の蒸気が得られず、発電効率が低下するという問題が
あった。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、中小規模のごみ処理場でも効率よく
発電を行うことができる廃棄物の熱分解ガスによる発電
方法を提供するためになされたものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、廃棄物を熱分解炉に投入して
ャーやカーボン分を含有する熱分解ガスを発生させ、こ
の熱分解ガスを高温のままセラミックフィルタに通して
チャーやカーボン分を除去したうえ、600〜1000
℃に保持された改質炉で硫黄分および塩素分を除去して
酸性ガス成分の少ないガスに改質し、得られた改質ガス
を集塵機に通してダストを除去し、燃料電池に供給して
発電するとともに、前記改質炉を前記温度に保持し、前
記熱分解ガスの前記改質のための熱源として前記熱分解
炉から取り出された可燃性熱分解残渣を利用することを
特徴とするものである。 【0006】 【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を、図1を参照しつつ説明する。図1において、1は
熱分解炉である。この熱分解炉は投入された都市ごみを
空気比mが0.2 〜0.3 程度の還元性雰囲気中で数100 ℃
に加熱し、熱分解ガスと熱分解残査とに熱分解するため
の炉である。この炉の形式は特に限定されるものではな
く、ロータリーキルン等を用いることもできるが、図1
では容積当たりの処理量の大きい流動炉が用いられてい
る。熱分解ガスは熱分解炉1の上部から取り出され、熱
分解残査は熱分解炉1の下部から流動媒体とともに取り
出される。熱分解残査中のメタル分は磁選機6により分
離される。 【0007】熱分解ガスには多量のチャーやカーボンが
含有されているため、高温のままセラミックフィルタ2
に通してチャーやカーボン分等の固体粒子を除去したう
え、改質炉3に送られる。もしカーボン分が含まれたま
まで熱分解ガスを改質炉3で改質する場合には改質効率
が悪くなり、酸性ガス除去率が下がる。一般に燃料電池
の燃料中に酸性ガス、CO2 ガス等が含まれることは好ま
しくない。従って、本発明においてはセラミックフィル
タ2でチャーやカーボン分を除去することが重要であ
る。 【0008】改質炉3は600 〜1000℃に保持され、熱分
解ガスを酸性ガス成分の少ないガスに改質する。ここで
改質とは、ガス中から硫黄分や塩素分を除去するととも
に、CH4 やC2H4の含有率が高まるようガス成分の調整を
行うことを意味する。なお、本発明においては数100 ℃
の高温で使用できるセラミックフィルタ2を用い、熱分
解炉1で発生した高温の熱分解ガスを高温のまま処理す
るので、熱損失を防止できる。 【0009】改質炉3において得られた改質ガスは、セ
ラミックフィルタやサイクロン等の集塵機4に通してダ
ストを除去した後、燃料電池5に供給される。改質炉3
として流動床タイプのものを用いた場合には集塵機4を
設ける事が好ましいが、固定床タイプのものを用いた場
合には集塵機4を省略してもよい。燃料電池5は燃料を
正極活物質とし、酸素(空気)を負極活物質として供給
し、燃料を電気化学的に連続的に反応させることによっ
て直接電気エネルギを取り出すことができる電池であ
る。本発明においては、陽イオン交換膜型燃料電池、ア
ルカリ水溶液電解質型燃料電池、リン酸水溶液電解質型
燃料電池、溶融炭酸塩電解質型燃料電池、固体酸化物電
解質型燃料電池等の各種の燃料電池を用いることができ
る。特に陽イオン交換膜型燃料電池、アルカリ水溶液電
解質型燃料電池、リン酸水溶液電解質型燃料電池では燃
料中にCO2 や酸性ガス成分が含まれると燃料電池の性能
が低下するが、本発明ではセラミックフィルタ2により
チャーやカーボン分が除去された熱分解ガスをさらに改
質してCO分の少ない燃料として用いるため、これらの燃
料電池を用いても支障はない。燃料電池による発電は通
常の発電のように機械的エネルギーへの変換を必要とし
ないので、エネルギーの損失が少なく高い発電効率が得
られる利点がある。燃料電池による発電はタービン発電
とは異なり燃料の供給量による発電効率の変化が少ない
ので、一日のごみ処理量が100 トン以下の中小規模のご
み処理場でも高い発電効率が得られる。また余剰のガス
を飛灰・焼却灰の溶融用の燃料に用いてもよい。 【0010】なお、熱分解炉1から取り出された熱分解
残査は可燃性のものであるため、燃料として利用できる
ほか、活性炭の原料として用いることもできる。また熱
分解残査を燃焼させた熱を、本発明のように、改質炉3
を高温に保つためのエネルギとして利用することができ
る。次に本発明の実施例を示す。 【0011】 【実施例】水分40.6%、可燃分37.2%、灰分7.4 % (可
燃分組成はC:55.4%、H:7.4 %、O:37.2%) の都
市ごみを、1000kg/hの割合で熱分解炉に投入し、熱分解
した。熱分解炉に供給される燃焼空気量は341Nm3/hであ
り、熱分解炉の内部温度は600 ℃で空気比mは0.27であ
る。この結果、1103kcal/Nm3の発熱量の熱分解ガスが13
10Nm3/h の割合で発生した。この熱分解ガスをセラミッ
クフィルタに通してチャーやカーボン分を除去したう
え、838 ℃の改質炉で改質した。この結果、746kcal/Nm
3 の高カロリーの改質ガスが1937Nm3/h の割合で得られ
たので、燃料電池に供給して発電を行ったところ、120k
W の電力が得られた。 【0012】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明の廃棄物
の熱分解ガスによる発電方法によれば、一日のごみ処理
量が100 トン以下の中小規模のごみ処理場でも、廃棄物
を溶融処理すると同時に燃料電池を用いて高い発電効率
の発電を行うことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のフローシートである。 【符号の説明】 1 熱分解炉、2 セラミックフィルタ、3 改質炉、
4 集塵機、5 燃料電池、6 磁選機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F23G 5/027 F23G 5/46 B 5/46 B09B 3/00 ZABZ (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/00 - 8/24

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 廃棄物を熱分解炉に投入してチャーや
    カーボン分を含有する熱分解ガスを発生させ、この熱分
    解ガスを高温のままセラミックフィルタに通してチャー
    やカーボン分を除去したうえ、600〜1000℃に保
    持された改質炉で硫黄分および塩素分を除去して酸性ガ
    ス成分の少ないガスに改質し、得られた改質ガスを集塵
    機に通してダストを除去し、燃料電池に供給して発電す
    るとともに、前記改質炉を前記温度に保持し、前記熱分
    解ガスの前記改質のための熱源として前記熱分解炉から
    取り出された可燃性熱分解残渣を利用することを特徴と
    する廃棄物の熱分解ガスによる発電方法。
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