CN101395427B - 可燃性气体挥发的物质的处理方法、固体燃料的制造方法、固体燃料的贮存方法、固体燃料的使用方法、以及固体燃料的使用装置 - Google Patents

可燃性气体挥发的物质的处理方法、固体燃料的制造方法、固体燃料的贮存方法、固体燃料的使用方法、以及固体燃料的使用装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种廉价而且安全地混合贮存可燃性气体挥发的物质等的处理方法。为实现上述目的，提供一种可燃性气体挥发的物质的处理方法，其特征在于，将可燃性气体挥发的物质在密闭性高的装置内进行处理时，将空气导入该密闭性高的装置内，在稀释到不使挥发的可燃性气体引起爆炸或火灾的浓度的状态下，处理该可燃性气体挥发的物质。根据上述的本发明的可燃性气体挥发的物质的处理方法，采用不使用制造或购入所用的必要的氮气、二氧化碳等惰性气体，而是利用空气将可燃性气体稀释到不引起爆炸或火灾的浓度的方法，所以，在混合、贮存等操作中，可以廉价、且安全地处理可燃性气体挥发的物质。

Description

可燃性气体挥发的物质的处理方法、固体燃料的制造方法、固体燃料的贮存方法、固体燃料的使用方法、以及固体燃料的使用装置
技术领域
本发明涉及一种可燃性气体挥发的物质的处理方法，特别是涉及廉价而且安全地混合、贮存可燃性气体挥发的物质时的处理方法、及使用了该处理方法的固体燃料的制造方法、固体燃料的贮存方法、而且涉及其固体燃料的使用方法以及固体燃料的使用装置。
背景技术
原油泥渣等油泥具有高的能量。因此，期待不将该油泥作为废弃物进行焚烧处理或填埋处理而作为燃料有效利用。
可是，油泥有时具有较高的粘稠性和在常温下不流动以及固体成分沉淀分离而固着等。因此，该油泥在通过管路输送时等的处理性差，难于作为燃料进行处理。
因此，近年来在欧洲不单独使用油泥，而是将油泥和锯末混合来制造固体燃料。而且，有提案提出在水泥窖中将该固体燃料作为替代燃料来使用。另外，在日本也公开了同样的固体燃料的制造方法、或含油泥渣的焚烧方法(例如日本特开昭54-39401号公报、日本国特开2002-323213号公报等)。
然而，在将原油泥渣等具有粘稠性的油泥和锯末等生物质混合时，可燃性气体挥发，有爆炸或引起火灾等危险。
即，由于混合机具有高的密闭性，所以当将油泥和生物质投入到该混合机内时，至少从混合机排出只与其容积相当的空气。而且，该混合机排出的气体含有大量粉尘，所以要用囊式滤尘器吸引不使其漏出到装置外。通过这种吸引使新鲜的空气(含氧21％)流入到混合机内，混合机内成为氧浓度高的状态。在此，由于大多数的可燃气体的爆炸下限的氧浓度为10％左右，因此当可燃性气体在混合机内挥发时，因氧充分有爆炸或火灾等危险。
因此，目前采取的方法为通过将氮气、二氧化碳等惰性气体吹入到混合机内来降低(8％以下)氧浓度，防止爆炸或火灾等。可是，使用这种方法的情况下，必须购入氮气、二氧化碳等惰性气体的制造设备或这些惰性气体，不是廉价进行的方法。另外，使用这种方法的情况下，也有含惰性气体和可燃性气体的排出气体的后处理的问题。
另外，即使在将上述油泥或作为油泥和生物质的混合物的固体燃料等可燃性气体挥发的物质贮存在密闭性高的容器或装置内的情况下等，也有爆炸或火灾等危险，存在与上述相同的问题。
发明内容
本发明是鉴于具有上述背景技术的课题而完成的，其目的在于提供一种廉价且安全地将可燃性气体挥发的物质混合、贮存等处理方法；和使用了该处理方法的固体燃料的制造方法；固体燃料的贮存方法；而且提供一种该固体燃料的使用方法和固体燃料的使用装置。
为实现上述目的，本发明提供以下构成的可燃性气体挥发的物质的处理方法；和使用了该处理方法的固体燃料的制造方法；固体燃料的贮存方法；而且提供一种其固体燃料的使用方法和固体燃料的使用装置。
(1)一种可燃性气体挥发的物质的处理方法，其特征在于，将可燃性气体挥发的物质在密闭性高的装置内进行处理时，将空气导入该密闭性高的装置内，在稀释到不使挥发的可燃性气体引起爆炸或火灾的浓度的状态下，处理该可燃性气体挥发的物质。
(2)如上述(1)所述的可燃性气体挥发的物质的处理方法，其特征在于，将用于稀释所述可燃性气体的空气用作燃烧用空气。
(3)如上述(1)所述的可燃性气体挥发的物质的处理方法，其特征在于，所述密闭性高的装置为混合装置，所述可燃性气体挥发的物质的处理为混合操作。
(4)如上述(1)所述的可燃性气体挥发的物质的处理方法，其特征在于，所述密闭性高的装置为贮存装置，所述可燃性气体挥发的物质的处理为贮存操作。
(5)一种固体燃料的制造方法，其特征在于，利用上述(3)所述的处理方法混合油泥和生物质。
(6)一种固体燃料的贮存方法，其特征在于，贮存利用上述(4)中所述的处理方法混合油泥和生物质制造出的固体燃料。
(7)一种固体燃料的使用方法，其特征在于，将利用上述(5)所述的方法制造出的固体燃料及/或利用上述(6)所述的方法贮存的固体燃料，作为燃料通过管路投入到烧结炉内，而且，将制造固体燃料时用于稀释可燃性气体的空气及/或在贮存固体燃料时用于稀释可燃性气体的空气，通过管路作为燃烧用空气导入到所述烧结炉内。
(8)一种固体燃料的使用装置，其特征在于，其具备：混合油泥和生物质的混合装置；在该混合装置内导入空气的配管，该空气将挥发的可燃性气体稀释到使其不引起爆炸或火灾的浓度；将通过利用所述混合装置进行混合操作得到的固体燃料，作为燃料加入到烧结炉内的配管；将用于稀释所述可燃性气体的空气作为燃烧用空气导入到烧结炉的配管。
根据上述的本发明，采用不使用制造或购入所用的必要的氮气、二氧化碳等惰性气体，而是利用空气将可燃性气体稀释到不引起爆炸或火灾的浓度的方法，所以，在混合、贮存等操作中，可以廉价、且安全地处理可燃性气体挥发的物质。
另外，根据本发明，由于将用于稀释可燃性气体的空气作为燃烧用空气使用，所以可以安全且有效地处理从混合装置、贮存装置等处理装置中排出的气体，另外，可燃性气体的发热量也可以有效地利用。
附图说明
图1是表示实现本发明的固体燃料的制造设备和该固体燃料使用设备的示意图。
具体实施方式
下面，以混合油泥和生物质等来制造固体燃料，并在烧结炉中使用该固体燃料时的实施方式为例详细说明上述本发明。
(油泥)
作为油泥，可举出含有石油泥渣(例如重油泥渣、原油泥渣等)、废油再生残渣(使用蒸馏设备等将废油再生后残留的残渣)废涂料、废油墨、废溶剂、油脂、废植物油、废食用油、脱水有机污泥等油性物质的一种以上的油泥。
其中，石油泥渣和废油再生残渣优选用于本发明。这是因为，这些油泥以分子量大的碳化氢为主成分，粘稠性高，固体成分易分离，作为燃料处理较困难。因此，目前由于这些油泥通过焚烧或填埋进行处理，故从促进废弃物的利用的观点考虑，优选在本发明中使用。
(生物质)
作为生物质的例子，可举出榻榻米(使用完的废榻榻米)破碎物、木材屑(例如建筑废木材的粉碎物)、木粉、锯末等。
予以说明，所谓生物质是作为燃料等可以利用的来自生物的有机质资源(其中，矿物燃料除外。)的总称。
成为上述榻榻米粉碎物材料的废榻榻米可以是至少部分地含有植物性材料的废榻榻米。具体的说，不只是包括以稻草为榻榻米材料的榻榻米，而且还包括聚苯乙烯泡沫板(在聚苯乙烯树脂组合物中加入发泡剂使其膨胀而形成的板状成形体)及将隔热板(例如，湿式法中，将木材在水中粉碎，并加入粘合剂等抄造后干燥形成的软质纤维板)作为榻榻米材料的建材榻榻米以及稻草、聚苯乙烯泡沫板作为榻榻米板材料的稻秸榻榻米。
上述木材屑是指最大粒径(筛余物为5质量％以内的网眼尺寸)为超过5mm、10mm以下的木材的破碎物或粉碎物。
上述木粉是指最大粒径(筛余物为5质量％以内的网眼尺寸)为5mm以下的木材粉碎物。
另外，上述锯末通常是具有0.5～5mm左右的粒度分布的锯末。
上述生物质的平均粒径(筛余物为50质量％以内的网眼尺寸)优选0.5mm以上。这是因为，该平均粒径不足0.5mm时，整个粒子系微细化，因此，流动性、分散性降低，难以得到处理性提高等的效果。
另外，上述生物质的最大粒径(筛余物为5质量％以内的网眼尺寸)为10mm以下、优选5mm以下、更优选3mm以下。这是因为，该最大粒径超过10mm时，在水泥窑的喷嘴(burner)中使用的情况下，难于形成火焰(火焰)，燃料落地后还继续燃烧，所以有可能使水泥熟料的质量降低。该最大粒径若为5mm以下，则落地燃烧的粒体的比例变少，使固体燃料的使用比例增大，因而优选。
(其他材料)
作为油泥的吸收材料，除上述生物质之外可以并用有机质粉状体。另外，在不损害质量的范围内，也可以配合其他材料。
作为有机质粉状体的例子，可举出调色剂、重油灰、微粉碳、活性炭粉末、肉骨粉、废塑料粉末、纸粉、有机蒸馏残渣粉末等。这些有机质粉状体可以单独使用一种或可以二种以上并用。
上述调色剂是在复印机、传真机、打印机等办公设备中的干式显影剂，是具有7～11μm左右的粒径的粉状体。通常，使用作为废弃物的废调色剂。调色剂具有非常小的粒径，且粒度分布狭窄。因此，调色剂特别有助于所制造的固体燃料的比重增大、及油泥的可使用量增大，故优选使用。
上述重油灰为具有1～30μm左右粒径的粉状体，具有小粒径。因此，该重油灰也可以有助于所制造的固体燃料的比重增大、及油泥的可使用量增大，故优选使用。
上述微粉碳是具有10～100μm左右粒径的粉状体，作为水泥窑等烧结炉中的固体燃料是众所周知的。
作为上述活性炭粉末及肉骨粉，通常使用具有1mm以下平均粒径的。作为上述废塑料粉末例如使用废颗粒等。作为上述纸粉例如使用竹粉等。作为上述有机蒸馏残渣粉末例如使用邻苯二甲酸蒸馏残渣等。
上述有机质粉状体的平均粒径相对于上述生物质的平均粒径为1/2以下、优选1/3以下。这是因为，该比如果超过1/2则生物质和有机质粉状体的粒径之差变小，难于得到处理性提高等的效果。
上述有机质粉状体中，由固定碳构成的活性炭粉末等的平均粒径超过300μm时，有时落地燃烧粒子增大，水泥熟料的质量降低。因此，在使用这些有机质粉状体的情况下，优选使用平均粒径为300μm以下的，更优选使用100μm以下的。有机质粉状体的粒径的下限值没有特别的限定，通常为1μm以上。
(配合比例)
就上述各材料的配合比例而言，首先是关于作为吸收材料的生物质和有机质粉状体，生物质和有机质粉状体的质量比为40/60～95/5、优选50/50～80/20。这是因为，生物质和有机质粉状体的质量比不足40/60时，由于生物质的配合量小，所以有时有机质粉状体将生物质的粒体的间隙填满，使燃料的流动性显著降低。相反，当生物质和有机质粉状体的质量比超过95/5时，由于有机质粉状体的配合量小，所以不能充分得到燃料的比重增大等效果。
油泥的配合量相对于上述生物质和有机质粉状体的的总量100质量份，为30～300质量份、优选50～200质量份、更优选80～150质量份、特别优选100～140质量份。这是因为，如果油泥的配合量不足30质量份，就不符合将油泥作为燃料利用的宗旨。相反，如果油泥的配合量超过300质量份，有时在所制造的固体燃料的粒子表面有油残留，在粒子表面产生光泽和附着性，处理性降低。
(混合)
混合是将上述各材料以上述配合比例投入到混合机中，用本发明的可燃性气体挥发的物质的处理方法进行，即将空气导入混合机内，将从混合物挥发的可燃性气体稀释到不会引起爆炸或火灾的浓度，同时进行混合。
将上述的油泥和生物质等混合时，由该混合物特别是由废涂料、化学泥渣等中甲苯、醇类、醋酸酯类等可燃性气体挥发，在混合机的旋转部发生的火花对该可燃性气体点火，可能引起爆炸或火灾。例如，由于甲苯的爆炸下限(Lower Explosive Limit)浓度为1.27％，所以在其下限浓度以上的甲苯存在于混合机内时，可能引起上述的爆炸或火灾。
因此，本发明中将空气导入到混合机内，使挥发的可燃性气体的浓度稀释到不引起爆炸或火灾的浓度。具体的空气向混合机内的导入量根据从混合物中挥发的可燃性气体的种类、量、还有混合机的容积、混合物的量等适当决定。但是，本发明中使用的稀释气体因为是免费的空气，而且还因为如以下所记载的，可以将本发明中的用于稀释可燃性气体的空气作为烧结炉的燃烧用空气而大量使用，所以，只要将必要的充分量的空气导入到混合机内即可。
另外，混合机不使用单设置有搅拌翼的混合机，而优选使用其混合容器自身也旋转的结构的混合机。这样是由于，可以将如油泥那样的粘稠性高的材料和生物质等嵩密度低的材料良好地混合。另外，由于通过容器旋转挥发的可燃性气体流动，不会停留在容器的某一部位，所以可以通过导入的空气容易且可靠地将可燃性气体稀释。
作为这种使容器自身也旋转的结构的混合机，可举出アイリツヒ社制的转筒混合机等。
另外，优选在混合机上设置持续地检测可燃性气体浓度的可燃性气体检测器。而且，为能可靠地防止爆炸或火灾等事故，优选的是，进一步设置万一在该可燃性气体检测器检测出规定以上的浓度的可燃性气体时，马上停止混合操作并增加向混合机内导入空气量的结构；或根据情况向混合机内导入二氧化碳等惰性气体的结构。
(固体燃料的贮存)
通过上述油泥和生物质等的混合操作，油泥被生物质等吸收，从而可以制造处理性良好的固体燃料。
在贮存该固体燃料时，将空气导入贮存固体燃料的容器内，且在将从固体燃料发生的可燃性气体稀释到不引起爆炸或火灾的浓度的状态下进行。
上述固体燃料由于是油泥和生物质等的混合物，所以从该混合物发生可燃性气体，任何火花对该可燃性气体点火都可能引起爆炸或火灾。
因此，本发明的可燃性气体挥发的物质的处理方法、即将空气导入贮存容器内，使发生的可燃性气体稀释到不引起爆炸或火灾的浓度，即不足爆炸下限浓度。具体的浓度向贮存容器内的空气导入量与上述混合的情况相同，根据挥发的可燃性气体的量、贮存容器的容积等适当决定。但是，本发明中使用的稀释气体因为是免费的空气、而且还因为如以下所记载的可以将本发明中的用于稀释可燃性气体的空气作为烧结炉的燃烧用空气而大量使用，所以可以将必要的充分量的空气导入到贮存容器内。
予以说明，上述固体燃料的贮存不仅包含长期贮存的情况，而且还包含为立即使用制造好的固体燃料，而将制造后的固体燃料暂且贮存在计量容器中的情况等。
另外，与上述混合机的情况相同，优选在贮存容器上设置持续检测可燃性气体浓度的可燃性气体检测器。而且，为能够可靠地防止爆炸等事故，优选的是，进一步设置万一在该可燃性气体检测器检测出规定以上的浓度的可燃性气体时，增加向贮存容器内导入空气量的结构；或根据情况向贮存容器内导入二氧化碳等惰性气体的结构。
(固体燃料的使用)
作为这样制造、贮存的固体燃料的使用方法之一例，可举出通过管路将该固体燃料投入到烧结炉内，使其作为燃料燃烧的使用方法。
而且，此时，优选的是，作成如下结构，在制造及/或贮存该固体燃料时，具体地说在混合油泥和生物质等时，将用于稀释可燃性气体的空气、或在贮存固体燃料时用于稀释可燃性气体的空气作为燃烧用空气供给到烧结炉内。由此，可以安全且有效地大量处理从混合机或贮存容器中排出的含有可燃性气体的气体，同时可以有效地利用可燃性气体具有的发热量。
在此，作为烧结炉可举出用于制造熟料(clinker)的水泥窑或用于烧结生石灰和轻质量骨材的炉等。
(实施例)
下面，参照附图说明本发明的可燃性气体挥发的物质的处理方法、和使用了该处理方法的固体燃料的制造方法、固体燃料的贮存方法、还有该固体燃料的使用方法和固体燃料的使用装置的实施例。
图1是表示固体燃料的制造设备及该固体燃料的使用设备的示意图。
如图所示，首先用规定的方法将计量的1批份的废榻榻米A投入到破碎机1中，将其破碎成具有长度为5cm以下的破碎物所占比例为80质量％以上的破碎物。然后，将得到的废榻榻米A的破碎物用传送带2运送，在其过程中由该贮存装置3定量供给有机粉状体(调色剂、重油灰)，在两者混合的状态下贮存在料斗4中。
贮存在料斗4中的1批份的废榻榻米A破碎物等(约200kg)与1批份的油泥(重油油泥约200kg)X一起投入到混合机(アイリツヒ社制的辗轮式混砂机)5中，以规定的时间(约4分钟)搅拌混合。这时，将规定量(约20m3/min)的空气导入到混合机5内，一边将从混合物挥发的可燃性气体稀释到不引起爆炸或火灾的浓度，一边进行混合操作。另外，在混合机5上设置可燃性气体检测器6，并设置在万一检测出规定以上浓度的可燃性气体的情况下，马上停止混合操作，并进行将CO2气体向混合机5导入等控制的运转控制盘7。
通过上述混合操作，油泥X被混合后的废榻榻米A的破碎物等固体材料吸收，成为固体燃料。从混合机5排出的固体燃料Y由设于其下游的粉碎机8粉碎，通过输送带9运送到上方，再用圆筒磁选机10除去异物，用滚筒筛11整粒，贮存到贮存容器12中。
将规定量(最大约30m3/min)的空气导入到该贮存容器12中，一边将从固体燃料Y产生的可燃性气体稀释到不引起爆炸或火灾的浓度，一边进行贮存。在该贮存容器12上，与上述混合机5的情况相同，设置可燃性气体检测器6，并将其与在万一检测出规定以上浓度的可燃性气体的情况下，进行将CO2气体向贮存容器12中导入等控制的上述运转控制盘7连接。这种状态下贮存的固体燃料Y用计量器13计量，代替作为水泥窑14的主燃料的微粉碳，或与微粉碳并用，向喷嘴15压送空气，从喷嘴15的燃料喷射口投入到水泥窑14中。
投入到水泥窑14内的固体燃料Y利用喷嘴15喷出的火焰，在落到炉底前的短时间内完全燃烧，固体燃料的燃烧残渣成为缸砖成分的一部分。另外，用于稀释从混合机5排出的可燃性气体的稀释的空气，与用于从贮存容器12排出的可燃性气体的稀释的空气一起通过囊式滤尘器16导入到缸砖冷却器17中，用于缸砖的冷却的同时在水泥窑14中作为燃烧用空气加以利用。
另一方面，用圆筒磁选机10、滚筒筛11排出的固体燃料中的异物等从水泥窑14的窑尾投入，作为燃料使用的同时其残渣成为缸砖成分的一部分。
以上，对本发明的可燃性气体挥发的物质的处理方法、和使用了该处理方法的固体燃料的制造方法、固体燃料的贮存方法、还有该固体燃料的使用方法和固体燃料的使用装置的实施例进行了说明。但是，本发明并不限定于任何已叙述的实施例，在权利要求的范围内记载的本发明的技术思想的范围内，当然可以进行各种变形和变更。
根据以上说明的本发明的可燃性气体挥发的物质的处理方法，由于采用不使用需要制造或购入的氮气、二氧化碳等惰性气体，而是利用空气将可燃性气体稀释到不会引起爆炸或火灾的浓度的方法，所以在混合、贮存等操作中，可以廉价、且安全地处理可燃性气体挥发的物质。
另外，根据本发明，由于将用于稀释可燃性气体的空气作为燃烧用空气使用，所以可以安全且有效地处理从混合装置、贮存装置等处理装置中排出的气体，另外，可燃性气体的发热量也可以有效地利用。

Claims (2)

1.一种可燃性气体挥发的物质的处理方法，其将可燃性气体挥发的物质在密闭性高的装置内进行处理时，将空气导入该密闭性高的装置内，在稀释到不使挥发的可燃性气体引起爆炸或火灾的浓度的状态下，处理该可燃性气体挥发的物质，将该经过处理的物质作为燃料使用，并且将用于上述可燃性气体的稀释的空气作为用作所述燃料的物质的燃烧用空气使用，其特征在于，
所述可燃性气体挥发的物质是油泥，所述密闭性高的装置为混合装置，所述可燃性气体挥发的物质的处理为平均粒径0.5mm以上、且最大粒径10mm以下的生物质40～95质量份、具有上述生物质的平均粒径的1/2以下的平均粒径的有机质粉体60～5质量份和作为上述可燃性气体挥发的物质的油泥30～300质量份的混合操作，其中，生物质与有机质粉体的总量为100质量份，作为所述燃料使用的设备是水泥窑，介由所述水泥窑的喷嘴利用空气压送将由上述混合操作得到的固体燃料投入，作为缸砖的制造用燃料使用，用于上述可燃性气体的稀释的空气是供给到所述水泥窑所付设的缸砖冷却器中、用于缸砖的冷却，也在水泥窑中作为燃烧用空气使用，而且，在上述混合装置上设置检测可燃性气体浓度的可燃性气体检测器，在该可燃性气体检测器检测出规定以上的浓度的可燃性气体时，马上停止作为上述可燃性气体挥发的物质的油泥的混合操作，同时进行使向混合装置内的空气导入量增加或者向混合装置内导入惰性气体的操作。
2.一种可燃性气体挥发的物质的处理方法，其将可燃性气体挥发的物质在密闭性高的装置内进行处理时，将空气导入该密闭性高的装置内，在稀释到不使挥发的可燃性气体引起爆炸或火灾的浓度的状态下，处理该可燃性气体挥发的物质，将该经过处理的物质作为燃料使用，并且将用于上述可燃性气体的稀释的空气作为用作所述燃料的物质的燃烧用空气使用，其特征在于，
所述可燃性气体挥发的物质是包括平均粒径0.5mm以上、且最大粒径10mm以下的生物质40～95质量份、具有上述生物质的平均粒径的1/2以下的平均粒径的有机质粉体60～5质量份和油泥30～300质量份的混合物的固体燃料，其中生物质与有机质粉体的总量为100质量份，所述密闭性高的装置是贮存装置，所述可燃性气体挥发的物质的处理是所述固体燃料的贮存操作，作为所述燃料使用的设备是水泥窑，介由所述水泥窑的喷嘴利用空气压送将上述贮存的固体燃料投入，作为缸砖的制造用燃料使用，用于上述可燃性气体的稀释的空气是供给到所述水泥窑所付设的缸砖冷却器中，用于缸砖的冷却，也在水泥窑中作为燃烧用空气使用，而且，在上述贮存装置上设置检测可燃性气体浓度的可燃性气体检测器，在该可燃性气体检测器检测出规定以上的浓度的可燃性气体时，进行使向贮存装置内的空气导入量增加或者向贮存装置内导入惰性气体的操作。
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