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技術 含水有機廃棄物の炭化処理方法及びその装置

出願人 広島ガス開発株式会社
発明者 木村耕三村上浩康水津勝美
出願日 1997年11月12日 (23年1ヶ月経過) 出願番号 1997-326935
公開日 1999年5月25日 (21年7ヶ月経過) 公開番号 1999-138133
状態 未査定
技術分野 汚泥処理 コークス工業 固体廃棄物の処理
主要キーワード 熱経済性 排水スラッジ 含水有機廃棄物 ガス循環路 乾燥機排ガス 伝熱壁 燃焼炉排ガス 工業分析
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この項目の情報は公開日時点(1999年5月25日)のものです。
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図面 (4)

課題

周囲の環境を汚染せず、熱経済的で、しかも有用炭化物が得られる含水有機廃棄物炭化処理方法及びその装置を提供する。

解決手段

含水有機廃棄物Wを加熱ガス直接加熱し、乾燥し、乾燥物Dを得る乾燥工程1、その乾燥物Dを間接加熱により乾留し、炭化物C及び乾留ガスG1を得る乾留工程2、乾留ガスG1を燃焼させ、前記乾留工程2の間接加熱に必要な熱を発生させる乾留ガス燃焼工程3、その乾留ガス燃焼工程3の排ガスG2中の未燃分・有害成分・悪臭成分を燃焼させる無害化燃焼工程4、及びその無害化燃焼工程4の排ガスG3を乾燥工程1の排ガスAと間接熱交換させ、排ガスAを加熱し、加熱ガスG5として、乾燥工程1に戻すと共に、その加熱ガスG5の一部を無害化燃焼工程4に導く乾燥用ガス加熱・循環工程5を備えている。

概要

背景

出願人によって、含水有機廃棄物水蒸気により間接加熱し、乾燥し、得られた乾燥物を間接加熱により乾留し、炭化物乾留ガスを得、前記乾燥ならびに乾留の排ガス中の未燃分・有害成分・悪臭成分燃焼させ無害化すると共に、その燃焼排ガスの保有する熱を利用して、前記乾燥に使用する水蒸気を発生させることを特徴とする含水有機廃棄物の処理方法及び装置に関する提案が既になされて、次の効果が発揮されることが確認されている。

すなわち、得られた炭化物により廃棄物中の略全量の有害金属成分が捕捉され、排ガスに含まれる有害金属成分の量が激減し、廃熱回収ボイラ伝熱面への灰の沈積量が減少し、高い伝熱性が長期間保持されると共に、低温域においてアルカリ等の塩化物から生じる塩酸その他による下流側の装置の腐食が防止される。そのうえ、集塵装置捕集灰の量が激減するため、例えばガラス等による封入無害化処理の負担が著しく軽減される。なお、得られた炭化物は断熱材・耐火材として再利用可能である。

しかしながら、含水有機廃棄物の種類によっては、伝熱壁を介する間接加熱の乾燥手段がなじまず、例えば伝熱壁に固形物が固着し、それによって伝熱が阻害されたり、伝熱壁が腐食したり、磨耗したりする等の問題を起こすことがある。また、乾留ガスの燃焼によって無害化された高温の排ガスを含水有機廃棄物の乾燥に利用するという従来使用されている手段を適用することも考えられるが、この場合、乾燥工程からの大量の排ガス中に含まれる有害成分・悪臭成分等の無害化処理を別に行う必要があるという問題点がある。

概要

周囲の環境を汚染せず、熱経済的で、しかも有用炭化物が得られる含水有機廃棄物の炭化処理方法及びその装置を提供する。

含水有機廃棄物Wを加熱ガス直接加熱し、乾燥し、乾燥物Dを得る乾燥工程1、その乾燥物Dを間接加熱により乾留し、炭化物C及び乾留ガスG1を得る乾留工程2、乾留ガスG1を燃焼させ、前記乾留工程2の間接加熱に必要な熱を発生させる乾留ガス燃焼工程3、その乾留ガス燃焼工程3の排ガスG2中の未燃分・有害成分・悪臭成分を燃焼させる無害化燃焼工程4、及びその無害化燃焼工程4の排ガスG3を乾燥工程1の排ガスAと間接熱交換させ、排ガスAを加熱し、加熱ガスG5として、乾燥工程1に戻すと共に、その加熱ガスG5の一部を無害化燃焼工程4に導く乾燥用ガス加熱・循環工程5を備えている。

目的

解決しようとする課題は、要約すると、上記出願人による含水有機廃棄物の処理方法及びその装置は、含水有機廃棄物の種類によっては、伝熱壁を介する間接加熱の乾燥手段がなじまないものがあること、乾留ガスの燃焼によって無害化された高温の排ガスを含水有機廃棄物の乾燥に利用するという従来使用された手段は、乾燥工程からの大量の排ガス中に含まれる有害成分・悪臭成分等の無害化処理を別に行う必要があることであって、本発明は上記問題を解決した含水有機廃棄物の炭化処理方法及びその装置を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
6件

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請求項1

含水有機廃棄物(W)を加熱ガス直接加熱し、乾燥し、乾燥物(D)を得る乾燥工程(1)、その乾燥物(D)を間接加熱により乾留し、炭化物(C)及び乾留ガス(G1)を得る乾留工程(2)、乾留ガス(G1)を燃焼させ、前記乾留工程(2)の間接加熱に必要な熱を発生させる乾留ガス燃焼工程(3)、その乾留ガス燃焼工程(3)の排ガス(G2)中の未燃分・有害成分・悪臭成分を燃焼させる無害化燃焼工程(4)、及びその無害化燃焼工程(4)の排ガス(G3)を乾燥工程(1)の排ガス(A)と間接熱交換させ、排ガス(A)を加熱し、加熱ガス(G5)として、乾燥工程(1)に戻すと共に、その加熱ガス(G5)の一部を無害化燃焼工程(4)に導く、乾燥用ガス加熱・循環工程(5)を備えたことを特徴とする含水有機廃棄物の炭化処理方法

請求項2

含水有機廃棄物(W)を加熱乾燥し、乾燥物(D)を得る乾燥機(10)、乾燥物(D)を回転円筒(21)の一端から供給し、他端から排出させる間に、乾燥物(D)を間接加熱により乾留し、炭化物(C)及び乾留ガス(G1)を得ると共に、その乾留ガス(G1)の少なくとも一部を燃焼させることによって生じた熱を回転円筒(21)の壁面を介して乾燥物(D)に伝達させるよう構成した乾留炉(20)、その乾留炉(20)の排ガス(G2)の未燃分・有害成分・悪臭成分を燃焼させる無害化燃焼炉(40)、無害化燃焼炉(40)の排ガス(G3)を乾燥機(10)の排ガス(A)と間接熱交換させ、排ガス(A)を加熱する間接熱交換器(50)、及び乾燥機(10)の排ガス(A)を間接熱交換器(50)を経て、加熱ガス(G5)として、乾燥機(10)に戻すと共に、その加熱ガス(G5)の一部を無害化燃焼炉(40)に導く、ガス循環路(L)を備えたことを特徴とする含水有機廃棄物の炭化処理装置

請求項3

乾留炉(20)が、乾燥物(D)を転動させるよう回転すると共に、発生した乾留ガス(G1)を排出させる複数のガス排出孔(H)を有する回転円筒(21)と,その回転円筒(21)を包囲する乾留ガス燃焼室(25)と,を備え、前記回転円筒(21)からガス排出孔(H)を経て導入された乾留ガス(G1)の燃焼によって生じた熱を回転円筒(21)の壁面を介して乾燥物(D)に伝達するよう構成したことを特徴とする請求項2に記載の含水有機廃棄物の炭化処理装置。

技術分野

(カ)さらに第3の発明によれば、上記効果に加えて、乾燥物Dの乾留時に発生する乾留ガスG1が何等の処理精製を経ずにそのまま燃焼され、その熱が乾燥物Dの乾留に利用されるため、処理精製に伴う熱損失が低減されると共に、装置が著しく簡略される。

背景技術

0001

本発明は含水有機廃棄物炭化処理方法及びその装置に関するものである。

0002

出願人によって、含水有機廃棄物を水蒸気により間接加熱し、乾燥し、得られた乾燥物を間接加熱により乾留し、炭化物と乾留ガスを得、前記乾燥ならびに乾留の排ガス中の未燃分・有害成分・悪臭成分を燃焼させ無害化すると共に、その燃焼排ガスの保有する熱を利用して、前記乾燥に使用する水蒸気を発生させることを特徴とする含水有機廃棄物の処理方法及び装置に関する提案が既になされて、次の効果が発揮されることが確認されている。

0003

すなわち、得られた炭化物により廃棄物中の略全量の有害金属成分が捕捉され、排ガスに含まれる有害金属成分の量が激減し、廃熱回収ボイラ伝熱面への灰の沈積量が減少し、高い伝熱性が長期間保持されると共に、低温域においてアルカリ等の塩化物から生じる塩酸その他による下流側の装置の腐食が防止される。そのうえ、集塵装置捕集灰の量が激減するため、例えばガラス等による封入無害化処理の負担が著しく軽減される。なお、得られた炭化物は断熱材・耐火材として再利用可能である。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、含水有機廃棄物の種類によっては、伝熱壁を介する間接加熱の乾燥手段がなじまず、例えば伝熱壁に固形物が固着し、それによって伝熱が阻害されたり、伝熱壁が腐食したり、磨耗したりする等の問題を起こすことがある。また、乾留ガスの燃焼によって無害化された高温の排ガスを含水有機廃棄物の乾燥に利用するという従来使用されている手段を適用することも考えられるが、この場合、乾燥工程からの大量の排ガス中に含まれる有害成分・悪臭成分等の無害化処理を別に行う必要があるという問題点がある。

課題を解決するための手段

0005

解決しようとする課題は、要約すると、上記出願人による含水有機廃棄物の処理方法及びその装置は、含水有機廃棄物の種類によっては、伝熱壁を介する間接加熱の乾燥手段がなじまないものがあること、乾留ガスの燃焼によって無害化された高温の排ガスを含水有機廃棄物の乾燥に利用するという従来使用された手段は、乾燥工程からの大量の排ガス中に含まれる有害成分・悪臭成分等の無害化処理を別に行う必要があることであって、本発明は上記問題を解決した含水有機廃棄物の炭化処理方法及びその装置を提供するものである。

0006

第1の発明の含水有機廃棄物の炭化処理方法は、図1に示すように、含水有機廃棄物Wを加熱ガス直接加熱し、乾燥し、乾燥物Dを得る乾燥工程1、その乾燥物Dを間接加熱により乾留し、炭化物C及び乾留ガスG1を得る乾留工程2、乾留ガスG1を燃焼させ、前記乾留工程2の間接加熱に必要な熱を発生させる乾留ガス燃焼工程3、その乾留ガス燃焼工程3の排ガスG2中の未燃分・有害成分・悪臭成分を燃焼させる無害化燃焼工程4、及びその無害化燃焼工程4の排ガスG3を乾燥工程1の排ガスAと間接熱交換させ、排ガスAを加熱し、加熱ガスG5として、乾燥工程1に戻すと共に、その加熱ガスG5の一部を無害化燃焼工程4に導く乾燥用ガス加熱・循環工程5を備えている。

0007

第2の発明の含水有機廃棄物の炭化処理装置は、図2に示すように、含水有機廃棄物Wを加熱乾燥し、乾燥物Dを得る乾燥機10、乾燥物Dを回転円筒21の一端から供給し、他端から排出させる間に、乾燥物Dを間接加熱により乾留し、炭化物C及び乾留ガスG1を得ると共に、その乾留ガスG1の少なくとも一部を燃焼させることによって生じた熱を回転円筒21の壁面を介して乾燥物Dに伝達させるよう構成した乾留炉20、その乾留炉20の排ガスG2の未燃分・有害成分・悪臭成分を燃焼させる無害化燃焼炉40、無害化燃焼炉40の排ガスG3を乾燥機10の排ガスAと間接熱交換させ、排ガスAを加熱する間接熱交換器50、及び乾燥機10の排ガスAを間接熱交換器50を経て、乾燥機10に戻すと共に、その一部を無害化燃焼炉40に導く、ガス循環路Lを備えたことを特徴とするものである。

0008

第3の発明は、第2の発明の構成に加えて、図3に示すように、乾留炉20が、乾燥物Dを転動させるよう回転すると共に、発生した乾留ガスG1を排出させる複数のガス排出孔Hを有する回転円筒21と,その回転円筒21を包囲する乾留ガス燃焼室25と,を備え、前記回転円筒21からガス排出孔Hを経て導入された乾留ガスG1を燃焼させることによって生じた熱を回転円筒21の壁面を介して乾燥物Dに伝達するよう構成したことを特徴とするものである。

0009

第1又は第2の発明によれば、含水有機廃棄物Wから保温材その他に有効利用可能な炭化物Cが得られる。その炭化物Cによって、炭素のかなりの割合と有害金属等を含む灰分の殆ど全てが固定されると共に、排ガスG3から有害成分・悪臭成分が燃焼除去されるため、灰分及び排ガスによる環境汚染の問題も一挙に解消される。さらに、含水有機廃棄物Wの乾燥物Dの乾留の熱源の大半が、その乾留時に発生する乾留ガスG1の燃焼熱によって供給されると共に、乾留ガスG1の燃焼後の排ガスG3が含水有機廃棄物Wの乾燥の熱源として有効活用される等熱経済性に優れている。

0010

しかも、含水有機廃棄物Wの乾燥が加熱ガスG5との直接接触によってなされるため、伝熱壁を介する間接加熱の乾燥手段がなじまない場合に対して極めて有効な手段となる。また乾燥時に含水有機廃棄物Wと加熱ガスG5との直接接触によって、乾燥工程1又は乾燥機10の排ガスAに未燃分・有害成分・悪臭成分が含まれることがあっても、大気中へ放出されるに先立って、無害化燃焼工程4又は無害化燃焼炉40で処理されるため、環境汚染の問題は起こらない。

発明を実施するための最良の形態

0011

第3の発明によれば、第2の発明の構成に加えて、乾燥物Dの乾留時に発生する乾留ガスG1が何等の処理精製を経ずにそのまま燃焼され、その熱が乾燥物Dの乾留に利用されるため、処理精製に伴う熱損失が低減されると共に、装置が著しく簡略される。

0012

本発明の実施の形態例として、含水有機廃棄物に製紙工場排水スラッジ製紙汚泥)を取上げ、その処理方法及びその装置について図1乃至図3により説明する。含水率数十%の含水有機廃棄物Wは、 乾燥工程1の回転円筒式の乾燥機10において、後述する加熱ガスG5で直接加熱されて含水率10%程度の乾燥物Dが得られる。その際、含水有機廃棄物Wは、乾燥工程1以下の処理が容易になるよう、造粒機Pで予め造粒される。

0013

次に乾留工程2の乾留炉20において、上記乾燥物Dが間接加熱により乾留され、炭化物C及び乾留ガスG1が得られる。そのうち、前者の炭化物Cは回転円筒式の冷却装置60に送られ、水により間接冷却され、製品化されるが、後者の乾留ガスG1は乾燥物Dの間接加熱の燃料として、乾留ガス燃焼工程3において燃焼される。なお、乾留炉20については詳細後述する。

0014

さらにその乾留ガス燃焼工程3の排ガスG2は、無害化燃焼工程4の無害化燃焼炉40に送られ、後述する加熱空気G5の一部と混合されて、800℃以上の高温で完全燃焼するため、排ガスG2中の未燃分・有害成分・悪臭成分は完全に除去される。その無害化燃焼炉40の高温の排ガスG3は、乾燥用ガス加熱・循環工程5の間接熱交換器50に送られると共に、乾燥機10の排ガスAと間接熱交換し、その排ガスAを400℃程度に再加熱するために利用される。なお、乾燥機10と間接熱交換器50との間にガス循環路Lが設けられており、乾燥機10の排ガスAはブロワーB1によって間接熱交換器50に送られる。

0015

上記排ガスAの再加熱によって得られた高温の加熱ガスG5は、ブロワーB2によって、乾燥工程1の乾燥機10に送られると共に、その一部は前述の通り無害化燃焼炉40を経て大気中へ放出される。なお、乾留ガス燃焼工程3の排ガスG2の燃焼用予熱空気としても使用される。また、乾燥機10及び無害化燃焼炉40には必要に応じて助燃用の燃料が供給される(図示省略)。

0016

乾留炉20は次のように構成される。造粒された乾燥物Dを転動させるよう回転すると共に、発生した乾留ガスG1を排出させる複数のガス排出孔Hを有する回転円筒21と,その回転円筒21を包囲する乾留ガス燃焼室25と,を備えており、前記回転円筒21からガス排出孔Hを経て導入された乾留ガスG1を乾留ガス燃焼室25で燃焼させることによって生じた熱を回転円筒21の壁面を介して乾燥物Dに伝達するよう構成されている。

0017

その他、乾留炉20は、図3に示すように、前記回転円筒21の入口・出口に乾燥物Dを供給する供給室22及び炭化物C並びに必要に応じて乾留ガスG1を排出する排出室23が設けられている。また、乾留ガス燃焼室25へエアーを吹き込むファン助燃用バーナー(何れも図示省略)も付設されている。

0018

なお、ガス排出孔Hから回転円筒21の固形分が乾留ガス燃焼室25に落下しないよう、図ではガス排出孔Hから回転円筒21内へ向って直筒状のものが突設されているが、その他L字状に折り曲げられた筒状のもの等、乾留ガスG1は通過可能であり、且つ固形分が乾留ガス燃焼室25に落下しないよう構成されているものであれば、これに限定されるものではない。

0019

しかも、乾留ガス燃焼室25の圧力は、回転円筒21内で発生した乾留ガスG1の少なくとも一部が流出可能に、回転円筒21内の圧力よりも僅かに低く保持されている。なお、70は間接熱交換器50の排ガスG4を水洗・冷却する排ガス水洗塔、71はその排ガス水洗塔70に排ガスG4を導く排気ファンである。

0020

含水有機廃棄物Wとして製紙工場の排水スラッジ(製紙汚泥)を処理した実施例について説明する。
処理量3,600t/年(700Kg/H)
水分 65%
組成(乾式ベース
有機物50%, 灰分 50%

0021

量・温度
乾燥機加熱ガス4,150Nm3/H,400℃
同排ガス5,195Nm3/H,150℃
無害化燃焼炉排ガス3,080Nm3/H,800℃
間接熱交換器排ガス 3,385Nm3/H,270℃
乾燥機排ガス
間接熱交換器入口 5,663Nm3/H,140℃
同出口400℃
乾燥物272Kg/H,水分10%,80℃
乾留炉出口炭化物147.5Kg/H ,700℃

0022

炭化物工業分析(%)
灰分 81.2
揮発分4.5
固定炭素14.3

0023

本発明は以上のように構成されるため、次の効果を奏する。
(ア)含水有機廃棄物Wから保温材・耐火材その他に有効利用可能な炭化物Cが得られる。(イ)その炭化物Cにより含水有機廃棄物W中の炭素のかなりの割合と有害金属等を含む灰分の殆ど全てが固定されると共に、排ガス中の有害成分・悪臭成分が燃焼除去されるため、灰分及び排ガスによる環境汚染の問題も一挙に解消される。
(ウ)さらに、含水有機廃棄物Wの乾燥物Dの乾留に必要な熱の大半が、その乾留時に発生する乾留ガスG1の燃焼熱によって供給されると共に、乾留ガスG1の燃焼後の排ガスG3の顕熱が含水有機廃棄物Wの乾燥の熱源として有効活用される等熱経済性に優れている。

図面の簡単な説明

0024

(エ)しかも、含水有機廃棄物Wての乾燥が加熱ガスG5との直接接触によってなされるため、伝熱壁を介する間接加熱の乾燥手段がなじまない場合に対して極めて有効な手段となる。
(オ)また、乾燥時に含水有機廃棄物Wと加熱ガスG5との直接接触によって、乾燥工程1の乾燥機10の排ガスAに未燃分・有害成分・悪臭成分が含まれることがあっても、大気へ放出されるに先立って、無害化燃焼工程4の無害化燃焼炉40で処理されるため、環境汚染の問題は起こらない。

--

0025

図1本発明の実施の形態例を示す工程構成図である。
図2本発明の実施の形態例を示す機器構成図である。
図3乾留炉を示す断面図である。

0026

1 乾燥工程
2乾留工程
3乾留ガス燃焼工程
4無害化燃焼工程
5乾燥用ガス加熱・循環工程
10乾燥機
20乾留炉
21回転円筒
22供給室
23排出室
25乾留ガス燃焼室
40 無害化燃焼炉
50間接熱交換器
60冷却装置
70排ガス水洗塔
71排気ファン
A 排ガス
B1ブロワー
B2 ブロワー
C炭化物
D乾燥物
G1 乾留ガス
G2 排ガス
G3 排ガス
G4 排ガス
G5加熱ガス
Hガス排出孔
P造粒機
W 含水有機廃棄物

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