JP3396313B2 - 有機系廃棄物のガス化方法 - Google Patents
有機系廃棄物のガス化方法Info
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Description
が混在する有機系廃棄物を部分酸化、ガス化して可燃成
分を含むガス化ガスを回収し、有効利用するとともに、
無公害の廃棄物のみを排出するプラスチック類と木材と
が混在する有機系廃棄物のガス化方法に関する。
ろこしなど)、一般植物(藻、雑草など)などの有機物
のガス化が行われているが、最近では産業廃棄物として
のプラスチック類、故紙、廃棄自動車中のプラスチック
類を破砕したいわゆるシュレッダーダストなどの有機物
を主体とする廃棄物のガス化技術が開発され、有効利用
されるようになってきている。従来のガス化や燃焼方法
においては、一般に1段式の移動層型または流動層型の
熱分解炉や燃焼炉が使用され、廃熱の回収を主目的に実
施されている。また最近ではプラスチック類を含む廃棄
物について、1段式熱分解炉で熱分解して油分を回収す
る方法の技術開発が行われている。
は次のような問題点がある。 1)熱分解またはガス化により熱分解・ガス化ガスまた
は熱分解油を得る方法;この方法の場合、プラスチック
類は通常複数の素材が混在しているため、熱分解温度が
約300〜800℃の広範囲になり、運転が難しく、未
反応炭素によるすすの発生、及び装置壁面へのコーキン
グ発生が問題となっている。さらに、これらの未反応炭
素の混入により熱分解油の品質が低下し、低品質の燃料
油としてしか使用できない。シュレッダーダストについ
ても同様な問題がある。また、木材、農作物、一般植物
などでは約40〜60%の残留炭素が発生し、熱分解ガ
スはCO2 が多いので発熱量が低く、燃料ガスとして使
用できない。
材のように熱分解またはガス化特性が著しく異なる物質
が混在している場合がある。プラスチック類は熱可塑性
のもので一般に約400〜550℃、熱硬化性のもので
一般に約500〜650℃で熱分解が終了する。ところ
が木材の場合には、木材の種類によっても相違するが、
一般には約400〜550℃で熱分解が終了した後に炭
素成分を主体とするいわゆる木炭が残存する。この木炭
は、プラスチック類に比べてガス化速度が約1/10程
度で非常に遅い。したがって、これらの特性が相違する
混合廃棄物のガス化または燃焼を単一工程で行う場合に
は、装置が大型化ならざるをえない。
方法;燃焼排ガスの組成は通常N2 、CO2 が主成分で
あり、ガスの発熱量が非常に低いので燃料として使用で
きない。また、不完全燃焼によりすすやNOxが副生
し、さらにダイオキシン類発生等の二次公害が問題とな
っている。特にプラスチック類の場合には、燃焼により
約1200℃以上の高温になるために燃焼炉の壁面を損
傷しやすい。
物のガス化に際し、未燃炭素分の残留しやすいプラスチ
ック類と木材とが混在する有機系廃棄物を使用した場合
でも、未燃炭素の残留を防止でき、燃料などに利用し得
るガス化ガスを得ることのできるガス化方法を提供しよ
うとするのである。
分酸化、ガス化する有機系廃棄物のガス化方法におい
て、プラスチック類と木材とが混在する有機系廃棄物を
ガス化炉に供給し、酸素含有ガス及び水蒸気を供給して
600〜800℃に加熱して有機物の一部をガス化して
可燃成分を含むガス化ガスを発生させ、ガス化の遅い有
機物と無機物とからなる残留物を回収する第一工程と、
前記残留物を第一燃焼炉に導き、酸素含有ガスを供給し
て450〜700℃に加熱し、残留する有機物を完全燃
焼させて、未燃物やNOxを含まない排ガスと無機質の
残渣を排出する第二工程よりなることを特徴とするプラ
スチック類と木材とが混在する有機系廃棄物のガス化方
法、 (2)前記(1)の第一工程及び第二工程に加えて、第
一工程で発生するガス化ガスを第二燃焼炉に導き、酸素
含有ガスを供給して前記ガス化ガス中の可燃成分の一部
をガス化および/または燃焼させ、タール分やすすを含
まないクリーンなガス化ガスを得る第三工程よりなるこ
とを特徴とするプラスチック類と木材とが混在する有機
系廃棄物のガス化方法、 (3)前記(1)の第一工程及び第二工程に加えて、第
一工程で発生するガス化ガスを第二燃焼炉に導き、酸素
含有ガスを供給して前記ガス化ガス中の可燃成分を燃焼
させ、熱エネルギを回収する第三工程よりなることを特
徴とするプラスチック類と木材とが混在する有機系廃棄
物のガス化方法、である。
するものである。 1)第一工程においてガス化剤として酸素含有ガス(空
気及び/または酸素)と水蒸気を使用し、比較的低温で
酸化反応と水性ガス化反応を併起させる。 2)第二工程では、空気または酸素を使用し、主として
第一工程で残留する酸化やガス化の反応が遅い固形状の
炭素分を完全燃焼させる。 3)第三工程では、第一工程で得られるガス化ガス中の
可燃成分の一部を燃焼させ、タールやすすを含まないク
リーンなガス化ガスを得るか、全部を燃焼させて熱エネ
ルギを回収する。
がある。 1)部分酸化;従来は、酸化剤として燃焼に必要な理論
酸素量以上の過剰な空気(または酸素)を使用してガス
化している。この場合、空気中の酸素が有機物と反応し
て燃焼(酸化)する際に、燃焼速度が非常に速く、有機
物の表面がまず燃焼し、酸素が消費される。その後、有
機物表面への酸素の拡散による補給は、燃焼より拡散が
遅いために酸素補給が追いつかなくなり、その結果、有
機物の表面には窒素が残存し、部分的に酸素欠乏状態が
発生する。一方、燃焼により有機物の表面は高温状態に
なるが、酸素欠乏のために燃焼反応は起こらず、炭素物
質の縮合反応のみが加速され、その結果、すすが発生す
ることになる。このすすは、燃焼ガス中に塩素分が存在
すると反応して有害物質であるダイオキシン類副生の原
因となる。また、酸素欠乏状態はNOx発生の原因とも
なる。そこで、空気(または酸素)の供給量を抑制し、
600〜800℃を保持するために必要な量の酸素のみ
を供給し、いわゆる部分酸化反応により反応温度を一定
に保持することによりすすの副生やNOxの発生を防止
する。
酸化反応は発熱反応であるが、水性ガス化反応は吸熱反
応であるため、両者を併起させて穏やかな反応を進行さ
せることにより、酸化反応の暴走によるすすの副生やN
Oxの発生を防止できる。
ック類と木材が混在する廃棄物の場合、プラスチック類
は一般に、熱可塑性のもので約400〜550℃、熱硬
化性のもので約500〜650℃で熱分解が終了する。
ガス化反応についても約700℃位までに十分終了す
る。ところが、木材の場合には、木材の種類にもよるが
一般には約400〜550℃で熱分解が終了した後に炭
素成分を主体とするいわゆる木炭が残存する。この木炭
はプラスチック類に比べてガス化速度が約1/10程度
で非常に遅い。従ってこれらの混合物の場合には、まず
プラスチック類の熱分解領域で熱分解し、生成した分解
ガスをさらにガス化または燃焼させる。この時、酸素と
水蒸気を使用するとH2 、COを主成分とする可燃ガス
が生成する。この可燃ガスは化学原料やガスタービンな
どの燃料として有効利用できる。また、空気と水蒸気を
使用した場合、生成したガスを燃焼させて燃焼熱を水蒸
気などとして回収することができる。
熱すると、木材の一部が熱分解してH2 、CO、C
O2 、酢酸及び低沸点の炭化水素ガス(CH4 ,C2 H
6 など)などが生成する。これらの生成ガスは、プラス
チック類の分解ガスと同様にガス化または燃焼させるこ
とができる。しかしながら木材の場合には、熱分解後に
炭素を主成分とする固体、すなわち木炭が残存する。こ
の木炭は炭素間の結合力が強く、ガス化または燃焼速度
はプラスチック類の場合の1/10以下である。そのた
め、前記ガス化または燃焼工程の後、木炭をガス化また
は燃焼ガスと分離して、次の第二工程で空気により燃焼
させる。第一工程では、前記1)で述べたようにすすの
発生を抑制するために水蒸気が必要であるが、第二工程
では、木材のように炭化水素成分が完全に熱分解してほ
とんど炭素成分のみになる場合には、炭素の燃焼が目的
となるため、空気のみを供給する。できれば、高酸素濃
度の方が燃焼に好ましいため、酸素を混合してもよい。
第二工程は450〜700℃の温度が好ましい。
て前記第一工程で発生するガス化ガス中の可燃成分の一
部(生成ガスに同伴されるタール分や未燃のすすなど)
を燃焼させ、タールやすすを含まないクリーンなガス化
ガスを得ることができる。また、第一工程で発生するガ
ス化ガスの全部を燃焼させて熱エネルギを回収するよう
にすることもできる。
づいて説明する。有機物を主体とする有機系廃棄物から
なる原料1が第一工程2のガス化炉に供給される。ガス
化炉に供給された原料を、空気、酸素または空気と酸素
との混合物などの酸素含有ガス3と水蒸気4とによりガ
ス化または燃焼させる。残留固体5は第二工程6の第一
燃焼炉に導びかれ、酸素含有ガス7(通常は空気、必要
により水蒸気を加えてもよい)により、さらに完全燃焼
させ可燃物を含まない無機物質のみの残渣9として排出
される。第一燃焼炉から排出される排ガス8はすすやN
Oxを含まない排ガスである。一方、第一工程で生成す
る可燃成分を含むガス化ガス10は第三工程11の第二
燃焼炉に導びかれ、酸素含有ガス12で燃焼またはガス
化させ、タール分やすすを除き、クリーンなガス化ガス
13として排出され、化学原料や燃料として利用され
る。なお、第三工程において第一工程から送られるガス
化ガス中の可燃成分を全て燃焼させ、発生する熱を熱源
として蒸気を発生させるなどの方法によりエネルギの回
収を行うこともできる。
て数分〜20分程度でガス化する有機物をガス化し、ガ
ス化または燃焼にさらに長時間を必要とする残留成分は
第二工程において燃焼処理するものである。両工程にお
ける反応の制御は、反応時間(滞留時間)及び供給する
酸素含有ガス中の酸素濃度などによって行う。本発明の
方法はFRP廃船などGFRP(ガラス繊維強化プラス
チック)と木材が混在する有機系廃棄物やCFRP(炭
素繊維強化プラスチック)など比較的ガス化の容易なプ
ラスチック成分とガス化反応の遅い炭素あるいは炭化水
素成分の混在する有機系廃棄物のガス化処理に好適であ
る。
明する。 (実施例1)表1に示す仕様の装置を使用し、木材を含
むGFRP(ガラス繊維強化プラスチック)廃棄物のガ
ス化処理を行った。原料のGFRP廃棄物(木材含有率
約35重量%)の供給量は100g/hrとし、その他
の運転条件は表2のとおりとした。その結果は表3に示
すとおりで第二工程の第一燃焼炉からは有機物が完全に
ガス化して白色のガラス繊維のみからなる残渣と未燃焼
のすす等を含まない排ガスが排出された。また、第三工
程の第二燃焼炉からはすすやタールを含まないクリーン
なガス化ガスが得られた。
し、同じGFRP廃棄物を同じ量で供給し、酸素の代わ
りに空気を使用して表4に示す運転条件でガス化を行
い、第二燃焼炉では可燃成分の全てを燃焼させた。運転
結果は表5のとおりで、高品質のガスは得られなかった
が、第一燃焼炉から排出される残渣は白色のガラス繊維
で、未反応炭素は残存せず、排ガス中にも未燃焼のすす
等は含まれていなかった。第二燃焼炉からも不完全燃焼
によるすすの発生はなかった。
のガス化反応速度の遅い成分を含む有機系廃棄物をガス
化するに当たり、先ず部分酸化により有機成分の大部分
をガス化してH2 及びCOなどの可燃成分を含むガス化
ガスを発生させ、残存するガス化しにくい成分は別工程
において完全燃焼させて処理するようにしているので、
装置を大型化することなく、効率のよいガス化処理が可
能である。得られた可燃成分を含むガス化ガスは、第三
工程において全量を燃焼させて熱回収を行うことができ
る。また、同伴するタール分やすすなどの固形成分のみ
を燃焼またはガス化させることにより他工程において化
学原料や燃料として利用可能なクリーンなガス化ガスを
得ることができる。
図。
Claims (3)
- 【請求項1】 有機系廃棄物を酸素含有ガス及び水蒸気
により部分酸化、ガス化する有機系廃棄物のガス化方法
において、プラスチック類と木材とが混在する有機系廃
棄物をガス化炉に供給し、酸素含有ガス及び水蒸気を供
給して600〜800℃に加熱して有機物の一部をガス
化して可燃成分を含むガス化ガスを発生させ、ガス化の
遅い有機物と無機物とからなる残留物を回収する第一工
程と、前記残留物を第一燃焼炉に導き、酸素含有ガスを
供給して450〜700℃に加熱し、残留する有機物を
完全燃焼させて、未燃物やNOxを含まない排ガスと無
機質の残渣を排出する第二工程よりなることを特徴とす
るプラスチック類と木材とが混在する有機系廃棄物のガ
ス化方法。 - 【請求項2】 請求項1の第一工程及び第二工程に加え
て、第一工程で発生するガス化ガスを第二燃焼炉に導
き、酸素含有ガスを供給して前記ガス化ガス中の可燃成
分の一部をガス化および/または燃焼させ、タール分や
すすを含まないクリーンなガス化ガスを得る第三工程よ
りなることを特徴とするプラスチック類と木材とが混在
する有機系廃棄物のガス化方法。 - 【請求項3】 請求項1の第一工程及び第二工程に加え
て、第一工程で発生するガス化ガスを第二燃焼炉に導
き、酸素含有ガスを供給して前記ガス化ガス中の可燃成
分を燃焼させ、熱エネルギを回収する第三工程よりなる
ことを特徴とするプラスチック類と木材とが混在する有
機系廃棄物のガス化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28654594A JP3396313B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 有機系廃棄物のガス化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28654594A JP3396313B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 有機系廃棄物のガス化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08143873A JPH08143873A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3396313B2 true JP3396313B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=17705806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28654594A Expired - Fee Related JP3396313B2 (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | 有機系廃棄物のガス化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3396313B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391121B1 (ko) * | 2000-12-11 | 2003-07-16 | 김현영 | 고분자 유기물의 가스화 방법 및 장치 |
| JP5876968B1 (ja) * | 2014-10-02 | 2016-03-02 | 高砂工業株式会社 | 再生ロータリーキルン |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP28654594A patent/JP3396313B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH08143873A (ja) | 1996-06-04 |
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