JP3824267B2 - 廃棄物からの可燃性ガス回収装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみや下水汚泥などの廃棄物から効率よく可燃性ガスを回収できる廃棄物からの可燃性ガス回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−９８２８２号公報
【０００３】
都市ごみなどの廃棄物の処理方法としては焼却処理法が一般的であるが、地球温暖化の原因とされている炭酸ガス排出量の削減の観点からも、近年においては上記の特許文献１に示すように、廃棄物から可燃性ガスを回収する方法が開発されている。この方法は、廃棄物を熱分解することにより発生した高分子ガスを含有する熱分解ガスをガス改質炉に導き、酸素を吹き込んで低分子ガスに改質する方法である。この場合、高分子ガスから低分子ガスへの改質手段として、酸素吹込みによる高温化を行うガス改質炉が用いられるのが普通である。
【０００４】
図４は代表的な従来装置を示すもので、２１は廃棄物を熱分解するガス化炉、２２はガス化炉２１で発生した高分子ガスを低分子ガスに改質するガス改質炉、２３は得られた低分子ガスを洗浄する洗浄塔、２４は低分子ガスを貯蔵するガスホルダである。なお２５はガス改質炉２２に酸素および水蒸気を供給するための供給源であり、酸素および水蒸気は旋回流として炉内に吹き込まれ、熱分解ガスと接触してガス改質を行う。
【０００５】
しかしながらこのような旋回流式のガス改質炉の場合は、操作温度を約１２００℃と高くし、滞留時間を取る必要があり、ガス化に必要な酸素以外に昇温に必要な酸素が必要になり、酸素使用量が多くなりランニングコストが高くなると同時に、得られる改質ガスの発熱量が少なくなるという問題があった。更には、高温であるために熱分解ガスに含まれるダストが粘性を持ち炉壁に付着し、頻繁に除去作業を行う必要があるという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、ガス改質を低温度で行うことができ、また酸素使用量も少なくすることができて処理コストを大幅に低下させることができるとともに、炉壁へのダストの付着防止と装置の小型化とを図ることができる廃棄物からの可燃性ガス回収装置を提供するために完成されたものである。
【０００７】
【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の請求項１に係る廃棄物からの可燃性ガス回収装置は、廃棄物のガス化装置と、このガス化装置から発生する高分子ガスを低分子の可燃性ガスに改質する低分子化触媒が充填されたガス変換触媒反応塔とを備えた廃棄物からの可燃性ガス回収装置であって、前記ガス変換触媒反応塔に、低分子化触媒を担持させたフィルタを充填したことを特徴とするものである。この低分子化触媒として、水酸化鉄、四酸化三鉄、および三酸化二鉄からなる群のうち一種以上からなる鉄化合物を用いることが好ましい。
【０００８】
また本発明の請求項２に係る廃棄物からの可燃性ガス回収装置は、廃棄物のガス化装置と、このガス化装置から発生する高分子ガスを低分子の可燃性ガスに改質する低分子化触媒が充填されたガス変換触媒反応塔とを備えた廃棄物からの可燃性ガス回収装置であって、前記ガス変換触媒反応塔に、低分子化触媒のフィルタ成型体を充填したことを特徴とするものである。
【０００９】
また請求項３に記載の他の装置は、廃棄物のガス化装置と、このガス化装置から発生する高分子ガスを低分子の可燃性ガスに改質する低分子化触媒を担持させた粒状体を充填したガス変換触媒反応塔と、このガス変換触媒反応塔から抜き出した粒状体からダストを分離する篩装置とを備えたことを特徴とするものである。さらに篩装置の後段に、分離した粒状体を再生してガス変換触媒反応塔に戻す再生装置を設けることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい形態を示す。
図１は、本発明の廃棄物からの可燃性ガス回収装置の概略を示すもので、１は廃棄物のガス化装置、２はガス化装置１で発生した高分子ガスを低分子ガスに改質するガス変換触媒反応塔、３は得られた低分子ガスを洗浄する洗浄塔、４は低分子ガスを貯蔵するガスホルダである。
【００１１】
この実施形態ではガス化装置１としてロータリーキルン型の熱分解炉が用いられている。都市ごみや下水汚泥等の廃棄物はこの熱分解炉に投入され、低酸素雰囲気中でバーナ１ａにより４００〜６００℃に間接加熱され、高分子ガスを含む熱分解ガスと熱分解残渣となる。しかし廃棄物のガス化装置１はロータリーキルン型熱分解炉に限定されるものではなく、流動炉型のロータリーキルン型熱分解炉や、生ごみや汚泥を消化してバイオガスを発生させる消化タンクを用いることもできる。
【００１２】
ガス化装置１において発生した高分子ガスは、供給源２ａから供給される酸素および水蒸気と混合され、ガス変換触媒反応塔２に送られる。この実施形態では、ガス変換触媒反応塔２には図２に示されるように低分子化触媒を担持させたハニカム体５が充填されている。低分子化触媒としては、水酸化鉄、四酸化三鉄、および三酸化二鉄からなる群のうち一種以上からなる鉄化合物を用いることができる。これらは多孔質であって優れた触媒反応を示すものである。また、前記鉄化合物に酸化ジルコニウムを担持または含有させたものとすることもでき、この場合は処理に伴う残渣の発生を低減することができ好ましい。更に、酸化亜鉛、酸化錫、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物からなる群のうち、一種以上を担持または含有させたものとした場合も、処理に伴う残渣の発生を低減することができ好ましい。
なお、図２には前記ハニカム体５としてスリット構造のものを示したが、その他に通気孔が４角や６角等の多角形となっている格子状構造のものや、平板と波板とを貼り合わせたダンボール状板体を巻回したものや、ＤＰＦ（ディーゼルエンジン用フィルタ）に用いられているハニカム構造体の透孔端部の一端を交互に封じた構造のもの等、任意の構造のものを採用することができる。
【００１３】
高分子ガスは低分子化触媒を担持させたハニカム体５を通過する間に低分子化され、ＣＯ，Ｈ₂等の低分子の可燃性ガスに改質される。この場合、反応温度は４００〜８００℃程度で十分であり、１２００℃の操作温度を必要とした従来のガス分解炉に比べて低温度でよい。このように従来に比較して低温度域での反応性がよくなるため、温度上昇のために可燃性ガスの一部を燃焼させる必要がなくなり、ガス回収発熱量を増加させることができる。また、昇温の為の酸素が必要ないため、処理コストを大幅に低減することが可能である。
【００１４】
さらに、低分子化触媒が充填されたガス変換触媒反応塔２はガスと触媒との接触効率も高くなるために設備のコンパクト化を図ることができるうえ、ダストがガス変換触媒反応塔２の壁面に付着することもなく、旋回流式のガス改質炉よりも付帯設備を削減することもできる。ハニカム体５に付着したダストは、下方に落下させて回収することができる。
【００１５】
このガス変換触媒反応塔２において改質された低分子の可燃性ガスは、洗浄塔３で洗浄され不純物を除去されたうえ、ガスホルダ４に貯留される。この可燃性ガスはガスエンジン、ガスタービン、ボイラ、場外施設等の熱源として有効利用することができる。
【００１６】
図３はガス変換触媒反応塔２として、低分子化触媒を付着させた粒状体６を充填したものを用いた実施形態を示す図である。図３において７は円筒状の反応塔本体、８ａは処理すべき高分子ガスの入口、８ｂは低分子ガスの出口、９ａ、９ｂは粒状体６の投入口および排出口、１０は粒状体６の攪拌装置である。投入口９ａから投入された粒状体６は攪拌装置１０により連続的に回転されながら徐々に下方に移動し、排出口９ｂから取り出される。一方、高分子ガスは入口８ａから反応塔本体７内に入り、低分子化触媒を付着させた粒状体６と接触して低分子化される。粒状体６としては例えばセラミックボールなどを用いることができる。
【００１７】
図３の実施形態では、ガス変換触媒反応塔２の後段に篩装置１１と再生装置１２とが設けられている。篩装置１１はガス変換触媒反応塔２から抜き出した粒状体６に付着したダストを分離する機能を備えたものであり、ダストが分離された粒状体６は分離した粒状体６を再生する再生装置１２に送られる。この再生装置１２では酸洗浄や加熱処理により粒状体６を再生させたうえ、ガス変換触媒反応塔２の投入口９ａに戻される。このように、粒状体６の入れ替えと再生を連続的に行うことにより、触媒活性の低下を防止しつつ長期間にわたる連続運転が可能となる。
【００１８】
なお、ガス変換触媒反応塔２に充填するものとして、低分子化触媒を担持させたハニカム体および低分子化触媒を担持させた粒状体について説明したが、この他に触媒を担持させるのではなく触媒とバインダで作製した低分子化触媒のハニカム成型体や、フィルタ成型体や、粒状成型体等を充填することもできる。またダスト分離機能を有するように低分子化触媒を担持させたフィルタを充填することもできる。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば廃棄物をガス化して得られた高分子ガスを低分子化触媒が充填されたガス変換触媒反応塔に通すことにより、ガス改質を従来よりもはるかに低温度で行うことができ、また酸素使用量も少なくすることができる。このため、従来よりも処理コストを大幅に低下させながら可燃性ガスの回収熱量を増加させることができる。また炉壁へのダストの付着防止を図ることができるため、定期修理のインターバルを拡大することができる。また、装置の小型化を図ることができるとともに付帯設備も削減できるので、設置スペースも小さくすることができるなどの利点がある。
【００２０】
さらに請求項３、４の発明のように、ガス変換触媒反応塔から抜き出した粒状体からダストを分離する篩装置や再生装置を設ければ、触媒活性の低下を防止しつつ長期間にわたる装置の連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概略全体図である。
【図２】ハニカム体を示す斜視図である。
【図３】粒状体を充填したガス変換触媒反応塔を示す概略図である。
【図４】従来例を示す概略全体図である。
【符号の説明】
１ 廃棄物のガス化装置、１ａ バーナ、２ ガス変換触媒反応塔、３ 洗浄塔、４ ガスホルダ、５ ハニカム体、６ 粒状体、７ 反応塔本体、８ａ 高分子ガスの入口、８ｂ 低分子ガスの出口、９ａ 粒状体の投入口、９ｂ 粒状体の排出口、１０ 攪拌装置、１１ 篩装置、１２ 再生装置、２１ 従来のガス化炉、２２ ガス改質炉、２３ 洗浄塔、２４ ガスホルダ、２５ 酸素および水蒸気の供給源

Claims (4)

1. 廃棄物のガス化装置と、このガス化装置から発生する高分子ガスを低分子の可燃性ガスに改質する低分子化触媒が充填されたガス変換触媒反応塔とを備えた廃棄物からの可燃性ガス回収装置であって、前記ガス変換触媒反応塔に、低分子化触媒を担持させたフィルタを充填したことを特徴とする廃棄物からの可燃性ガス回収装置。
2. 廃棄物のガス化装置と、このガス化装置から発生する高分子ガスを低分子の可燃性ガスに改質する低分子化触媒が充填されたガス変換触媒反応塔とを備えた廃棄物からの可燃性ガス回収装置であって、前記ガス変換触媒反応塔に、低分子化触媒のフィルタ成型体を充填したことを特徴とする廃棄物からの可燃性ガス回収装置。
3. 廃棄物のガス化装置と、このガス化装置から発生する高分子ガスを低分子の可燃性ガスに改質する低分子化触媒を担持させた粒状体を充填したガス変換触媒反応塔と、このガス変換触媒反応塔から抜き出した粒状体からダストを分離する篩装置とを備えたことを特徴とする廃棄物からの可燃性ガス回収装置。
4. 篩装置の後段に、分離した粒状体を再生してガス変換触媒反応塔に戻す再生装置を設けたことを特徴とする請求項３に記載の廃棄物からの可燃性ガス回収装置。

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