特許 6018860 廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6018860

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法

(51)【国際特許分類】

   F23G 5/00 20060101AFI20161020BHJP

   F23G 5/027 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   F23G5/00 115Z

   F23G5/027

   F23G5/00 F

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-206758(P2012-206758)

(22)【出願日】2012年9月20日

(65)【公開番号】特開2014-62659(P2014-62659A)

(43)【公開日】2014年4月10日

【審査請求日】2015年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】306022513

【氏名又は名称】新日鉄住金エンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100067541

【弁理士】

【氏名又は名称】岸田 正行

(74)【代理人】

【識別番号】100103506

【弁理士】

【氏名又は名称】高野 弘晋

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100180699

【弁理士】

【氏名又は名称】成瀬 渓

(72)【発明者】

【氏名】石田 吉浩

(72)【発明者】

【氏名】梶山 博久

(72)【発明者】

【氏名】高田 純一

(72)【発明者】

【氏名】平倉 将治

(72)【発明者】

【氏名】藤永 泰佳

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１５９２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５５７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８９４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８９６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６３４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２６６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９８６７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｇ ５／００

Ｆ２３Ｇ ５／０２７

Ｆ２３Ｇ ５／２４−５／２８

Ｆ２３Ｇ ７／００−７／０２

Ｆ２３Ｇ ７／１０−７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

廃棄物が装入されるシャフト部と、前記シャフト部とは炉芯をずらして配置される溶融炉部と、前記溶融炉部に酸素富化空気を吹き込む羽口と、前記シャフト部と前記溶融炉部とを連結する連通部に配置された炭化火格子部と、前記炭化火格子部を介して空気を吹き込む送風装置を備えた廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法において、
前記溶融炉部で炭素系固形燃料を燃焼する燃料燃焼工程と、
前記燃料燃焼工程と同時又は前後にタイミングをずらして前記シャフト部内に廃棄物を装入し、前記シャフト部内及び前記炭化火格子上に堆積させた廃棄物を前記溶融炉部からの熱で乾燥及び昇温する廃棄物昇温工程と、
前記廃棄物が発火する温度以上にまで上昇したときに、前記炭化火格子部を介して空気を吹き込んで前記廃棄物を着火させる廃棄物着火工程と、を含むことを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法。

【請求項2】

炉内昇温用のバーナーを用いずに前記廃棄物を乾燥及び昇温並びに着火させることを特徴とする請求項１に記載の廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法。

【請求項3】

前記炭化火格子部からの空気の吹き込みを開始した後に前記廃棄物の着火状態を判定し、着火に失敗したと判定した場合には、空気の吹き込みを一旦停止することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法。

【請求項4】

前記廃棄物の充填層を通過して前記シャフト部の排ガス口に向かって流れる炉内ガスの酸素濃度が予め設定した管理値未満を維持していれば前記廃棄物の着火が成功したと判定し、前記炉内ガスの酸素濃度が前記管理値以上に上昇したときには着火が失敗したと判定して空気の吹き込みを停止することを特徴とする請求項３に記載の廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炉上部から装入した廃棄物を乾燥及び熱分解させ、更に熱分解残渣を溶融させて炉底部から溶融物を回収する廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般廃棄物や産業廃棄物などの廃棄物を処理する方法としては、例えばコークス等の炭素系固形燃料を溶融熱源に用い、工業炉で廃棄物を溶融する方法がある。溶融による廃棄物の処理は、廃棄物の減容化だけでなく、これまで埋め立てによって最終処分されていた焼却灰や不燃性ごみをスラグやメタルにして再資源化できる利点がある。

【0003】

特許文献１に開示されている廃棄物ガス化溶融炉は、シャフト部と溶融炉部との間に炭化火格子部を配置した構成であり、炭化火格子部で廃棄物を乾留してから溶融炉部に供給している。特許文献１に開示されている廃棄物ガス化溶融炉は、化石燃料に由来するコークスの使用量を低減できた反面、炉の立ち上げ（すなわち、炉の操業開始）において炭化火格子部上に装入された廃棄物を着火させるのに使用される炉内昇温用バーナーを設置しており、外部燃料を必要とする。

【0004】

廃棄物ガス化溶融炉は、廃棄物の特性などに応じて適宜決定されるが、一般的に数ヶ月に１度の間隔で定期点検及び必要な修理を行う。定期点検は、炉の操業を停止し、炉内を空の状態にして実行される。従って、炉の立ち上げは、一般的に、炉内が空の状態から開始される。従って、炉内昇温用バーナーで廃棄物の水分や揮発分を蒸発させ、さらに着火させるまでには多量の外部燃料が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−４３８４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、シャフト部、炭化火格子部及び溶融炉部を備えた廃棄物ガス化溶融炉において、炉内昇温用バーナーを用いずに炉の立ち上げることのできる方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）廃棄物が装入されるシャフト部と、前記シャフト部とは炉芯をずらして配置される溶融炉部と、前記溶融炉部に酸素富化空気を吹き込む羽口と、前記シャフト部と前記溶融炉部とを連結する連通部に配置された炭化火格子部と、前記炭化火格子部を介して空気を吹き込む送風装置を備えた廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法において、
前記溶融炉部で炭素系固形燃料を燃焼する燃料燃焼工程と、
前記燃料燃焼工程と同時又は前後にタイミングをずらして前記シャフト部内に廃棄物を装入し、前記シャフト部内及び前記炭化火格子上に堆積させた廃棄物を前記溶融炉部からの熱で乾燥及び昇温する廃棄物昇温工程と、
前記廃棄物が発火する温度以上にまで上昇したときに、前記炭化火格子部を介して空気を吹き込んで前記廃棄物を着火させる廃棄物着火工程と、を含むことを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法。
（２）炉内昇温用のバーナーを用いずに前記廃棄物を乾燥及び昇温並びに着火させることを特徴とする前記（１）に記載の廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法。
（３）前記炭化火格子部からの空気の吹き込みを開始した後、前記廃棄物の充填層を通過して前記シャフト部の排ガス口に向かって流れる炉内ガスの酸素濃度が予め設定した管理値未満を維持していれば前記廃棄物の着火が成功したと判定し、前記炉内ガスの酸素濃度が前記管理値以上に上昇したときには着火が失敗したと判定して空気の吹き込みを停止することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明による廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法は、例えばコークス等の炭素系固形燃料を溶融炉部で燃焼させ、この溶融炉部からの熱でシャフト部内及び炭化火格子部上に堆積させた廃棄物を乾燥及び昇温する。そして、廃棄物が発火する温度以上にまで上昇したときに炭化火格子部を介して空気を吹き込むことによって、廃棄物を着火させる。廃棄物が一度着火すると、廃棄物自身の燃焼熱も加わって操業可能な温度にまで炉内温度が上昇するので、炉内昇温用バーナーを用いずとも炉の立ち上げが可能となる。

【0009】

さらに好ましくは、炭化火格子部からの空気の吹き込みを開始した後、炉内ガスの酸素濃度が予め設定した管理値未満（例えば、３％未満）を維持していれば廃棄物の着火が成功したと判定し、炉内ガスの酸素濃度が前記管理値以上に上昇したときには着火が失敗したと判定して空気の吹き込みを停止することにより、着火したことを確実に知ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の好ましい実施形態が適用される廃棄物ガス化溶融炉の縦断面図を示す。

【図2】本発明の好ましい実施形態に従う廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法を示すフローチャートである。

【図3】図３（ａ）は上記炭化火格子部で炭化された後の廃棄物の水分と残留固定炭素の試験結果を示すグラフであり、図３（ｂ）は廃棄物を溶融したときのスラグ温度の結果を示すグラフである。

【図4】図４（ａ）は試験プラントで実際に炉の立ち上げを行った実施例の結果であり、図４（ｂ）は比較例である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の好ましい実施形態に従う廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法について詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。

【0012】

まず、本実施形態に従う立ち上げ方法が適用される廃棄物ガス化溶融炉の構造の一例について、図１を参照しながら説明する。廃棄物ガス化溶融炉１は、廃棄物の処理実行時において例えば還元雰囲気下で廃棄物を乾燥・熱分解するシャフト部２、乾燥・熱分解された廃棄物を更に熱分解して、炭化された廃棄物を生成する炭化火格子部３、炭化された廃棄物を更に燃焼・溶融する溶融炉部４を備えている。シャフト部２と溶融炉部４は、相対的に横方向に炉芯をずらすように配置されており、シャフト部２の底部側開口部と溶融炉部４の上部側開口部とが連通部５を通じて連結されている。炭化火格子部３は、連通部５の底面側に階段状に配置されている。

【0013】

シャフト部２の上部には、被処理物である廃棄物を炉内に装入するための廃棄物装入口２１が形成されている。更に、シャフト部２の上部側には、炉内ガス（廃棄物が熱分解して発生するガスや炉内に吹き込んだガスである）を排出する炉内ガス排気口２２が形成されている。一方、円筒形状のシャフト部２の底面は、シャフト内を自重で降下する廃棄物が排出される開口部２３となっている。

【0014】

溶融炉部４の上部には、炭素系固形燃料を炉内に装入するための副資材装入口４１が形成されている。更に、溶融炉部４の炉底には、装入された炭素系固形燃料、及び炭化火格子部３から供給される炭化された廃棄物の可燃性熱分解残渣（固定炭素）を燃焼させるための、酸素富化空気を炉内に吹き込む羽口４２が周方向に複数配置されている。羽口４２から炉内に吹き込む酸素富化空気とは、例えば酸素発生器４３からの酸素を混合することによって酸素濃度を高めた空気である。炭素系固形燃料は、コークス、バイオマスの炭化物などであるが、これら以外の炭素系可燃性物質を用いることもできる。

【0015】

さらに、溶融炉部４の炉底には、溶融残渣物（すなわち、スラグ及びメタル）を排出する出湯口４４が設けられている。出湯口４４は、開閉機構（不図示）が設けられており、間欠的に溶融残渣物を排出する。炉外に排出した溶融残渣物は、冷却・凝固させ、更にスラグとメタルに分別する。

【0016】

連通部５には、底面に沿って炭化火格子部３が配置されている。炭化火格子部３は、シャフト部２で乾燥及び熱分解された廃棄物を更に熱分解する。より詳しくは、廃棄物処理の実行時において炉内が還元雰囲気となるように空気量を調節し、燃焼が進行して灰分が極力生成しないようにしつつ廃棄物を熱分解（乾留）して炭化させる。更に炭化火格子部３は、廃棄物を熱分解（乾留）する装置であると共に、炭化した廃棄物を溶融炉部４に供給する供給装置を兼ねている。すなわち、炭化火格子部３は、可動炭化火格子と固定炭化火格子とを交互に階段状又は傾斜状に組み合せることによって形成されており、各可動炭化火格子を流体圧シリンダ等の駆動装置３１（３１ａ，３１ｂ）で前後方向へ一定のピッチで往復動させることによって、炭化火格子部３上にある廃棄物を撹拌しながら上流側から下流側へ向けて押し出すようになっている。

【0017】

炭化火格子部３は、上段側の供給炭化火格子３Ａと、下段側の乾留炭化火格子３Ｂによる２段構造になっている。供給炭化火格子３Ａは、シャフト部２で乾燥・熱分解された廃棄物を更に熱分解して炭化させながら乾留炭化火格子３Ｂに押出供給する。一方、乾留炭化火格子３Ｂは、供給炭化火格子３Ａからの廃棄物を更に熱分解して炭化物を生成し、炭化された廃棄物を溶融炉部４に押出供給する。供給炭化火格子３Ａの可動火格子は第１駆動装置３１ａによって駆動される構成であり、乾留炭化火格子３Ｂの可動火格子は第２駆動装置３１ｂによって駆動される構成である。

【0018】

更に炭化火格子部３は、図示を省略するが、炭化火格子間の隙間及び／又は炭化火格子に形成した送風孔を通じて表面全体から空気を炉内に吹き込むことができる構成となっている。すなわち、炭化火格子部３は、乾燥・熱分解用の空気を炉内に吹き込む送風装置を兼ねている。供給炭化火格子３Ａ及び乾留炭化火格子３Ｂの裏面側には、炭化した廃棄物のうちの微細なものが炭化火格子間の隙間から落下した場合にそれを回収するための第１回収室３２ａと第２回収室３２ｂとが夫々配置されており、第１回収室３２ａと第２回収室３２ｂに送風管３３ａ、３３ｂが夫々連結されている。図示しない送風機からの空気を送風管３３ａ、３３ｂを通じて第１回収室３２ａ及び第２回収室３２ｂに供給すると、炭化火格子間の隙間及び／又は炭化火格子に形成した送風孔を通じて炉内に空気が吹き込まれるようになっている。炭化火格子間の隙間及び／又は炭化火格子に形成した送風孔は、例えば４００ｍｍピッチ以下であることが好ましい。

【0019】

また、シャフト部の炉頂部（例えば炉内ガス排気口２２付近）には酸素濃度計Ｑ１が配置されており、炉外に排出される炉内ガスの酸素濃度を計測する。炉頂部には、図示を省略するが炉頂ガスの温度を計測する温度計も配置されている。さらに、炭化火格子部３の上方位置に温度計Ｔ１が配置されており、この付近の廃棄物の温度を計測する。炉内にはこれら以外にも各所に温度計を設置して定常操業の状態監視に使用するが、後述する立ち上げ方法においては温度計Ｔ１を使用する。

【0020】

上記構成の廃棄物ガス化溶融炉は、廃棄物処理の実行時（すなわち、炉の定常操業）において、廃棄物装入口２１から廃棄物を装入し、シャフト部２内で廃棄物充填層１００を形成する。そして、炭化火格子部３及び溶融炉部４に吹き込んだ空気や炉内で発生したガスが廃棄物充填層１００を通過するときの熱交換によって、廃棄物の乾燥及び熱分解が進行する。シャフト部２内を荷下がりする廃棄物は、シャフト部２内の廃棄物充填層１００の荷重を受ける供給炭化火格子３Ａ上に供給され、供給炭化火格子３Ａで更に熱分解しながら乾留炭化火格子３Ｂに供給される。乾留炭化火格子３Ｂで更に熱分解されて炭化した廃棄物は、溶融炉部４の上部側開口部４６から落下供給され、炭化された廃棄物の充填層１０１を形成する。溶融炉部４内には副資材装入口４１から炭素系固形燃料としてのコークスが装入され、炉底において羽口４２から吹き込まれた酸素富化空気によってコークス及び廃棄物の固定炭素を燃焼させる。これにより炉底に高温のコークスベット１０２が形成され、その熱で廃棄物に含まれる灰分や不燃成分を溶融する。一方、炉内ガス排気口２２から排出された高温ガスは、ボイラー等の装置で廃熱を回収した後、無害化処理をして放出する。

【0021】

続いて、本実施形態に従う立ち上げ方法について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。既述したように、廃棄物ガス化溶融炉１は、廃棄物の特性などに応じて適宜決定されるが、一般的に数ヶ月に１度の間隔で定期点検及び必要な修理を行う。定期点検は、炉の操業を停止し、炉内を空の状態にして実行される。従って、炉の立ち上げは、一般的に、炉内が空の状態から開始される。

【0022】

まず、図２のステップＳ１００に示すように、溶融炉部４の炉底で炭素系固形燃料（例えば、コークス）の燃焼を開始する。より詳しくは、副資材装入口４１から炭素系固形燃料を装入し、例えば出湯口４４から種火を供給して着火させる。一例として、着火にはランス等を使用することができる。そして、羽口４２から酸素富化空気を吹き込み、炭素系固形燃料を燃焼させる。コークスの場合、燃焼することによって高温のコークスベッドが炉底に形成される。炉の定常操業時においては、このコークスベッド上に炭化火格子部３から供給される炭化された廃棄物が堆積（充填層１０１）しているが、当該ステップＳ１００においては溶融炉部４内に充填層１０１がないので、コークスベッドの熱が直接的に連通部５に向けて放射される。さらに、コークスの燃焼に伴う高温ガスも、直接的に連通部５に供給される。

【0023】

溶融炉部４内で炭素系固形燃料の燃焼を開始する一方で、図２のステップＳ１１０に示すように、廃棄物装入口２１から廃棄物を装入し、シャフト部２内に廃棄物を充填する。廃棄物を装入するタイミングは、炭素系固形燃料の燃焼を行うステップＳ１００と同時であってもよく、ステップＳ１００とは前後にタイミングをずらしてもよい。なお、炭化火格子部３の供給動作及び炭化火格子部３からの空気の吹き込みは、後述する開始のタイミングまでは停止させている。

【0024】

廃棄物装入口２１から装入された廃棄物は、シャフト部２の底面開口部２３から炭化火格子部３上に崩れ込み、図１に模式的に示したような、自身の安息角に応じた傾斜で炭化火格子部３上に堆積する。廃棄物は、充填量が少な過ぎて溶融炉部４からの炉内ガスが廃棄物を通過せずに炉内ガス排気口２２にショートパスしないように、廃棄物の充填量の上面を連通部５の天井よりも高くなるように充填する。また反対に充填量が多すぎて廃棄物に含まれる水分や揮発分が多量に炉内に持ち込まれないように、適切な量を充填する。一例として、廃棄物の充填層の上面が、シャフト部２の底面（すなわち開口部２３）よりも上方に１ｍｍ以上、好ましくは２００〜５００ｍｍの範囲内になるように充填する。

【0025】

そして図２のステップＳ１２０に示すように、廃棄物の温度が発火する温度以上にまで上昇したときに炭化火格子部３から空気を吹き込む。一例として、温度計Ｔ１が計測する炉内温度が、廃棄物が発火する温度以上にまで上昇したときに炭化火格子部３からの空気の吹き込みを開始する。廃棄物は、一般廃棄物であるか産業廃棄物であるかによって、更には収集する地域等によって特性が異なる。従って、送風開始温度は、通常、２００℃以上、好ましくは２００〜２５０℃の範囲内に設定するが、例えばプラスチックが含まれる場合は１８０℃以上に設定し、水分や揮発分が多く含まれる場合は２５０℃以上に設定する。すなわち、送風を開始する設定温度（＝廃棄物が発火する温度）は、廃棄物の特性に応じて設定する目安の温度であり、図２に示すように、着火に失敗すれば送風を停止し、設定温度を上げて（例えば、炉内温度が５０℃上昇したら）送風することによって再度着火を試みる。

【0026】

炭化火格子部から供給する空気は、常温であってもよく、着火の確実性を高めるために少なくとも常温以上に予熱されていてもよい。予熱をする場合、廃棄物が発火する温度に設定することが望ましい。

【0027】

炭化火格子部３からの空気の吹き込みを開始した後、図２のステップＳ１３０に示すように、酸素濃度計Ｑ１が計測する酸素濃度が予め設定した管理値未満（例えば、３％未満）であるか否かを確認し、管理値未満を維持していれば、ステップＳ１４０に示すように、廃棄物の着火が成功したと判定する。一方で、着火に失敗した場合、炭化火格子部３から吹き込んだ空気中の酸素が、その後の廃棄物の燃焼に消費されずに排出されるので、酸素濃度計Ｑ１が計測する酸素濃度が上昇する。さらに、炉内では、還元雰囲気中の一酸化炭素（ＣＯ）と炭化火格子部３から吹き込んだ空気中の酸素とが反応して、望ましくない炉内雰囲気となってしまう。従って、ステップＳ１３０において酸素濃度計Ｑ１が計測する酸素濃度が管理値以上（すなわち、３％以上）になっていることが確認されたときには着火が失敗したと判定し、ステップＳ１５０に示すように空気の吹き込みを停止し、炉内温度が例えば５０℃上昇したら再度空気を吹き込むようにする。着火を判定する管理値は、爆発限界酸素濃度よりも低い値で任意に設定することができるが、廃棄物ガス化溶融炉においては３％に設定することが好ましい。なお、着火の判定は、必ずしも酸素濃度でなくともよく、例えば炭化火格子部３からの空気の吹き込みを開始した後の炉内温度に基づいて行ってもよく、或いは監視窓や監視カメラで炉内状態を確認することによって行ってもよい。

【0028】

廃棄物が着火すると、炭化火格子部３からの空気の吹き込みを続けることによって廃棄物自身が燃焼し、炉内温度が更に上昇していく。一方で、炉内を還元雰囲気に維持しているので、廃棄物中の可燃性成分は炭化した状態になる。そして、図２のステップＳ１６０に示すように、例えば温度計Ｔ１で計測する温度が予め決めた所定の温度（例えば、６５０〜８００℃）に達したら、第１駆動装置３１ａ及び第２駆動装置３１ｂを駆動して炭化火格子部の供給動作を開始し、炭化火格子部３上の廃棄物を溶融炉部４に供給する。

【0029】

ここで、本発明者らは、炭化火格子部３から溶融炉部４に供給する廃棄物は、水分が１０％以下であって、且つ、固定炭素の残存量が３％以上の状態にまで炭化されていることが好ましいことを試験によって確認している。このような炭化状態を得るのに好適な空気量は、理論空気量に対する空気比が０．２〜０．３である。従って、ステップＳ１６０においては、炉内温度のみに依らず、炭化火格子部３上の廃棄物の状態に応じて、炭化火格子部３の供給動作を開始するようにしてもよい。

【0030】

すなわち、溶融炉部４に供給する廃棄物は十分に乾燥させることが望ましいが、一方で、乾燥・熱分解が進行し過ぎると固定炭素がガス化してしまい、溶融に利用する廃棄物自身の燃焼熱が減ってしまう。そこで水分と残存固定炭素の好適なバランスに着目し、実際に試験を行って、溶融するのに好適な廃棄物の状態を見出した。これにより、溶融炉部４での燃焼負荷を低減している。図３は、試験結果の一例を示しており、水分が１０％以下であって、且つ、固定炭素の残存量が３％以上の状態にまで炭化するのに適した空気量の結果を図３（ａ）のように確認しており、水分が１０％以下であって、且つ、固定炭素の残存量が３％以上の状態にまで炭化させることによって定常操業時の炉底のスラグ温度を安定操業できる温度（すなわち、１４５０℃以上）にできることも図３（ｂ）のように確認している。還元雰囲気下において間欠的に溶融残渣物を排出する場合、炉底のスラグ温度（実際に測定するのは溶融残渣物の温度）が１４５０℃以上であることが好ましい。スラグ温度が１４５０℃以上であれば、鉛（Ｐｂ）の含有率を抑えた良質のスラグを得ることができる。また、スラグの流動性が良いので安定して炉外に排出することができる。

【0031】

炭化された廃棄物を溶融炉部４に供給することにより、廃棄物の溶融処理が開始される。より詳しくは、コークスベッド上に図１に示す充填層１０１が形成され、羽口４２から吹き込まれる酸素富化空気によって固定炭素が燃焼される。そしてコークス及び廃棄物自身の燃焼熱によって灰分や不燃成分が溶融し、溶融残渣（すなわち、スラグ、メタル）を生成する。溶融処理が開始されて炉の立ち上げが完了すると、図２のステップＳ１７０に示すように、必要量のコークスを副資材装入口４１から補充し、また、廃棄物をシャフト部２に適宜装入することによって定常操業に移行する。

【0032】

上述の実施形態によれば、例えばコークス等の炭素系固形燃料を溶融炉部４で燃焼させ、この溶融炉部４からの熱でシャフト部２内及び炭化火格子３上に堆積させた廃棄物を乾燥及び昇温する。そして、廃棄物が発火する温度以上にまで上昇したときに炭化火格子部３を介して空気を吹き込むことによって、廃棄物を着火させることができる。廃棄物が一度着火すると、廃棄物自身の燃焼熱も加わって操業可能な温度にまで炉内温度が上昇するので、炉内昇温用バーナーを用いずとも炉の立ち上げを実現することが可能である。

【0033】

図４は、試験プラントを製作して実際に炉の立ち上げを行った結果を示している。図４（ａ）は、着火に成功したときの経時データを示しており、図４（ｂ）は、着火に失敗したときの経時データを示している。より詳しくは、炉内温度の推移と送風開始温度（＝廃棄物が発火する温度）、廃棄物を着火させるための空気の吹き込み量（炭化火格子送風量）、酸素濃度計Ｑ１が計測する酸素濃度の推移と酸素濃度管理値を示している。

【0034】

図４の結果から明らかなように、着火に成功した図４（ａ）においては、送風を開始した後、及び段階的に送風量を増やした後も、廃棄物が燃焼することによって酸素が消費され、酸素濃度は管理値未満を維持している。そして、着火した廃棄物自身の燃焼熱も炉内温度の上昇に寄与し、炉内温度が時間の経過と共に上昇している。

【0035】

一方、図４（ｂ）においては、送風を開始した後に酸素濃度が管理値を超えたため、着火に失敗したと判定して送風を停止している。送風を停止したことによって酸素濃度は管理値未満になるまで低下している。着火をしなかったので炉内温度に大きな変化はない。図４（ｂ）には示していないが、再着火を試みる場合には、溶融炉部４でのコークスの燃焼を継続し、炉内温度が予め決めた温度上昇してから空気の吹き込みを行う。

【0036】

さらに上述の実施形態によれば、炭化火格子部３からの空気の吹き込みを開始した後、炉内ガスの酸素濃度が予め設定した管理値未満（例えば、３％未満）を維持していれば廃棄物の着火が成功したと判定し、炉内ガスの酸素濃度が管理値以上に上昇したときには着火が失敗したと判定して空気の吹き込みを停止することにより、着火したことを確実に知ることが可能となり、且つ、着火が失敗したにも関わらず空気を送り込んで炉内で望ましくない反応が進行するのを抑制することが可能となる。

【0037】

さらに上述の実施形態によれば、廃棄物の特性に応じて送風を開始する温度（＝廃棄物が発火する温度）を設定することにより、廃棄物の特性が異なっていたとしても確実に着火させることが可能である。換言すると、この温度で着火させるようにすれば、廃棄物の特性が異なることを理由とする着火の失敗を抑制することができる。

【0038】

処理する廃棄物の種類は、特に限定されることはなく、一般廃棄物，産業廃棄物のいずれであってもよい。シュレッダーダスト（ＡＳＲ），掘り起こしごみ，焼却灰などの単体又は混合物、或いはこれらと可燃性ごみの混合物なども処理することが可能である。また、乾留された廃棄物やチャーを投入してもよい。

【符号の説明】

【0039】

１ 廃棄物ガス化溶融炉
２ シャフト部
３ 炭化火格子部
３Ａ 供給炭化火格子
３Ｂ 乾留炭化火格子
４ 溶融炉部
４２ 羽口
５ 連通部
Ｓ１００ 炭素系固形燃料の燃焼工程
Ｓ１１０ 廃棄物昇温工程
Ｓ１２０ 廃棄物着火工程
Ｓ１３０ 着火判定工程
Ｓ１４０ 溶融開始工程
Ｓ１５０ 定常操業移行工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】