JP2000104082A - ごみ固形燃料の製造方法および製造設備 - Google Patents

ごみ固形燃料の製造方法および製造設備

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JP2000104082A
JP2000104082A JP10278107A JP27810798A JP2000104082A JP 2000104082 A JP2000104082 A JP 2000104082A JP 10278107 A JP10278107 A JP 10278107A JP 27810798 A JP27810798 A JP 27810798A JP 2000104082 A JP2000104082 A JP 2000104082A
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carbonization
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gas
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Yasuyuki Yamaguchi
安幸 山口
Tsuneo Aihara
恒雄 相原
Masayuki Sumi
誠之 角
Tetsuo Yoshida
鉄男 吉田
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/46Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
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  • Coke Industry (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ごみ固形燃料製造時の燃料を削減すると共
に、ダイオキシン類の生成を抑制することが可能なごみ
固形燃料の製造方法および製造設備の提供。 【解決手段】 ごみを破砕し、乾燥した後、成形して得
られたごみの成形物、または、ごみを破砕し、成形した
後、乾燥して得られたごみの成形物を乾留、炭化するご
み固形燃料の製造方法であって、前記した乾留、炭化の
工程で発生する乾留ガスを、1000℃以上の燃焼温度で燃
焼せしめ、得られた燃焼ガスおよび/または該燃焼ガス
との熱交換で発生した蒸気によって、ごみの前記乾燥を
行うごみ固形燃料の製造方法および製造設備。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ固形燃料の製
造方法および製造設備に関し、特に、ごみ固形燃料製造
時の燃料を削減すると共に、ダイオキシン類の生成を抑
制することが可能なごみ固形燃料の製造方法および製造
設備に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ごみの処理が社会的な関心を集め
ている。すなわち、ごみの焼却処理施設の建設に当たっ
ての立地の問題から、可燃ごみのみを選別し、破砕、乾
燥、成形し、ごみを積極的に燃料として利用する環境保
全型のごみの固形燃料化技術の開発が進められている。
【0003】ごみ固形燃料(RDF:Refuse Derived Fuel
またはWDF:Waste Derived Fuel)は、都市ごみ、家庭ご
み、産業廃棄物、一般廃棄物などのごみの中から選別し
た可燃物を破砕、乾燥、成形して製造した固体燃料、ま
たは上記可燃物を破砕、成形、乾燥して製造した固体燃
料であり、一般的に4200〜4500kcal/kg の発熱量を有
し、従来ストーカー式焼却炉や流動床式焼却炉で燃焼
し、廃熱ボイラで熱回収することによって有効利用され
てきた。
【0004】図3に、従来のごみの固形燃料化設備のフ
ローシートを示す。ごみの固形燃料化設備に搬入された
都市ごみ、家庭ごみ、産業廃棄物、一般廃棄物などのご
みは、一般的に、破砕した後、ごみ中の水分(:通常;
50〜60wt%)が10wt%以下となる迄、熱風乾燥する。こ
の乾燥熱源は、通常、灯油や重油が用いられ、燃料原単
位は、約70l/ごみ−t程度である。
【0005】乾燥されたごみは、選別工程において金属
類、ガラス、陶磁器類が除去された後、成形工程で成形
され例えば外形がクレヨン状のごみ固形燃料(:RDF 、
WDF)が製造される。しかしながら、上記した従来のご
みの固形燃料化設備においては、上記したように、ごみ
の乾燥に必要な灯油、重油の消費量は、ごみ1t当たり
約70l であり多量のエネルギーを使用している。
【0006】一方、ごみ固形燃料は約4200kcal/kg の発
熱量(低発熱量)を有しており、ごみの固形燃料製造設
備において製品であるごみ固形燃料の一部を燃焼し、得
られる燃焼熱でごみを乾燥することが考えられる。しか
しながら、ストーカ式燃焼炉や流動床式燃焼炉でごみ固
形燃料を燃焼し、得られる熱風をごみの乾燥に用いる場
合、燃焼過程でダイオキシン類が生成し、排煙処理装置
が大型となり、経済的でない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の問題点を解決し、ごみ固形燃料製造時の燃料を
削減すると共に、ダイオキシン類の生成を抑制すること
が可能なごみ固形燃料の製造方法および製造設備を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、ごみを破
砕し、乾燥した後、成形して得られたごみの成形物を、
乾留、炭化するごみ固形燃料の製造方法であって、前記
した乾留、炭化の工程で発生する乾留ガスを、1000℃以
上の燃焼温度で燃焼せしめ、得られた燃焼ガスおよび/
または該燃焼ガスとの熱交換で発生した蒸気によって、
ごみの前記乾燥を行うことを特徴とするごみ固形燃料の
製造方法である。
【0009】第2の発明は、ごみを破砕し、成形した
後、乾燥して得られたごみの成形物を、乾留、炭化する
ごみ固形燃料の製造方法であって、前記した乾留、炭化
の工程で発生する乾留ガスを、1000℃以上の燃焼温度で
燃焼せしめ、得られた燃焼ガスおよび/または該燃焼ガ
スとの熱交換で発生した蒸気によって、ごみの前記乾燥
を行うことを特徴とするごみ固形燃料の製造方法であ
る。
【0010】前記した第1の発明においては、前記した
ごみを破砕し、乾燥した後、成形する工程における成形
工程および/または該成形工程の前工程において、ごみ
中に石炭、より好ましくは粉砕した石炭を添加すること
が好ましい。また、前記した第2の発明においては、前
記したごみを破砕し、成形する工程における成形工程お
よび/または該成形工程の前工程において、ごみ中に石
炭、より好ましくは粉砕した石炭を添加することが好ま
しい。
【0011】第3の発明は、ごみの破砕機1と、該破砕
機1で破砕されたごみの乾燥機2と、該乾燥機2で乾燥
されたごみの成形機3と、該成形機で得られたごみの成
形物の乾留・炭化炉10と、該乾留・炭化炉10で発生した
乾留ガスの燃焼装置11と、該燃焼装置11で発生した燃焼
ガスの熱回収用のボイラ12とを有し、該ボイラで発生し
た蒸気と前記ごみの乾燥機2におけるごみとの熱交換手
段13A を有することを特徴とするごみ固形燃料の製造設
備である。
【0012】第4の発明は、ごみの破砕機1と、該破砕
機1で破砕されたごみの成形機3と、該成形機で得られ
たごみの成形物の乾燥機2と、該乾燥機2で乾燥された
ごみの成形物の乾留・炭化炉10と、該乾留・炭化炉10で
発生した乾留ガスの燃焼装置11と、該燃焼装置11で発生
した燃焼ガスの熱回収用のボイラ12とを有し、該ボイラ
で発生した蒸気と前記ごみの乾燥機2におけるごみとの
熱交換手段13A を有することを特徴とするごみ固形燃料
の製造設備である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らは、前記した従来技術の問題点を解決
するために鋭意検討した結果、下記知見(1) 〜(3) を
得、本発明に到った。なお、以下、ごみを破砕し、乾燥
した後、成形して得られたごみ、もしくは、ごみを破砕
し、成形した後、乾燥して得られたごみを、ごみの成形
物と記す。
【0014】(1)ごみの成形物の乾留、炭化によるごみ
固形燃料の製造:ごみの成形物を乾留すると、炭素を主
成分とする炭化物と、乾留ガスが発生する。炭化物の発
熱量(低位発熱量)は、約3500kcal/kg であり、各種燃
料として利用できる。
【0015】また、乾留ガスは、発生ガス量1Nm3 当た
り約3400kcal/Nm3の発熱量(低位発熱量)を有している
ため、ごみの乾燥の熱源およびその他の燃料として利用
できる。(2)ごみの成形物の乾留、炭化時に生成する乾
留ガスの高温燃焼によるダイオキシン類の生成の抑制:
ごみの成形物の乾留、炭化時に生成する乾留ガスを、10
00℃以上の燃焼温度で燃焼せしめることによって、ダイ
オキシン類を完全に分解することができる。
【0016】(3)乾留ガスの高温燃焼で得られた燃焼熱
によるごみの乾燥: (3−1)蒸気によるごみの乾燥:前記した乾留ガスの高温
燃焼で得られる燃焼熱を、排熱ボイラによって蒸気とし
て熱回収し、得られた蒸気によってごみを乾燥する。す
なわち、乾留ガスを1000℃以上の燃焼温度で燃焼せし
め、排熱ボイラによって、例えば5〜7kg/cm2程度の低
圧蒸気として熱回収し、得られた蒸気によってごみを乾
燥する。
【0017】本発明によれば、前記した乾留ガスの1000
℃以上の高温燃焼によって燃焼装置におけるダイオキシ
ン類の分解が可能となると共に、ボイラで間接的に熱回
収して得られた蒸気をごみの乾燥に用いることによっ
て、乾燥装置系統においてもダイオキシン類が生成しな
い。図4に、上記した乾留ガスの高温燃焼で得られる蒸
気によるごみの乾燥時の物質収支を示す。
【0018】回収される蒸気量は、ごみの成形物1kg当
たり1.7kg である。また、ごみの成形物1kgに対応する
ごみの量が2kgの場合、必要な蒸気量は1.2kg であり、
0.5kg の蒸気が余剰となる。この余剰蒸気は、プラント
の給湯や冷暖房に使用可能である。なお、本発明におい
ては、ダイオキシン類の再合成を防止するために、1000
℃以上の燃焼ガスから800 ℃迄熱回収し、熱回収後の燃
焼ガスを急速冷却することが好ましい。
【0019】(3−2)燃焼ガスとごみとの間接熱交換によ
るごみの乾燥:前記した乾留ガスの高温燃焼で発生した
燃焼ガスを、ごみと間接熱交換せしめ、ごみを乾燥す
る。この場合、ごみはN2などの不活性ガス雰囲気下に保
つことが好ましい。また、この場合も、前記したと同様
に、ダイオキシン類の再合成を防止するために、1000℃
以上の燃焼ガスから800 ℃迄熱回収し、熱回収後の燃焼
ガスを急速冷却することが好ましい。
【0020】次に、図1に、本発明のごみ固形燃料の製
造設備の一例を示す。なお、図1において、ごみの成形
物の製造設備(A部)は工程図によって示し、ごみの成
形物の乾留・炭化、熱回収設備は部分縦断面図によって
示す。図1において、1、6は破砕機、2は乾燥機、3
は成形機、4はごみの破袋、異物分別機、5A、5Bは磁選
機、7は粉砕した石炭の添加装置、10は乾留・炭化炉、
11は乾留ガスの燃焼装置、12はボイラ、12a 、12b は水
管群、13A 、13B は熱交換手段、14はごみの成形物貯留
ホッパ、15はスクリューフィーダなどごみの成形物の定
量供給装置、16は乾留・炭化で得られたごみ固形燃料の
貯留ホッパ、17はバーナ(:アフターバーナ)、18は燃
焼用空気ファン、19は燃焼用空気供給配管、19a は燃焼
用空気供給ヘッダ、20は乾燥機2への蒸気供給配管、21
は燃焼ガス急冷装置、22はパッケージボイラ、23は純酸
素、酸素富化空気供給配管、24は煙突、25はごみ固形燃
料(乾留・炭化ごみ固形燃料)輸送車、30は乾燥機2へ
の燃焼ガス供給配管、CVは流量調節弁、f1はごみの搬送
方向、f2はごみの成形物の搬送方向、f3はごみ固形燃料
の排出方向を示す。
【0021】なお、乾留・炭化炉10としては、外熱回転
キルン式の加熱炉を用いることが好ましいが、乾留・炭
化炉10の形式は特に制限されない。また、ボイラ12で発
生した蒸気とごみの乾燥機2におけるごみとの熱交換手
段13A としては、ごみの酸化防止の面から蒸気とごみと
の間接熱交換器を設けることが好ましいが、ごみの酸化
を防止可能な方法であればその手段は制限されるもので
はない。
【0022】図1に示すごみ固形燃料の製造設備におい
ては、都市ごみ、家庭ごみなどの一般ごみ、産業廃棄
物、一般廃棄物、および家電製品、自動車部品などを破
砕して得られたシュレッダーダストなどのごみから、破
袋、異物分別機4、磁選機5Aによって金属類、ガラス、
陶磁器類を除去する。次に、得られた可燃物を主体とす
るごみを、破砕機1で破砕もしくは粉砕し、後記するボ
イラ12からの蒸気を熱源として乾燥する。
【0023】乾燥後のごみは再度破砕もしくは粉砕した
後、必要に応じて磁選機5Bによって金属類を除去する。
乾燥後のごみは成形機3で成形され、ごみの成形物が製
造される。ごみの成形物は、ごみの成形物貯留ホッパ1
4、ごみの成形物の定量供給装置15を経由して乾留・炭
化炉10へ供給される。
【0024】乾留・炭化炉10においては、ごみの成形物
が乾留、炭化されると共に、乾留ガスが発生する。発生
した乾留ガスは、乾留ガスの燃焼装置11において完全燃
焼せしめる。なお、万一の安全を考慮して、バーナ17か
ら高温の燃焼ガスを吹き込む。燃焼装置11で発生した10
00℃以上の高温の燃焼ガスは、ボイラ12において蒸気の
形態で熱回収された後、燃焼ガス急冷装置21によって急
冷された後、煙突24から排気される。
【0025】なお、ボイラ12出口の燃焼ガスの温度を80
0 ℃以上、燃焼装置11およびボイラ12における800 ℃以
上の温度領域における燃焼ガスの滞留時間を2秒以上と
し、燃焼ガスを燃焼ガス急冷装置21によって急冷するこ
とによって、ダイオキシン類の生成は確実に防止でき
る。乾留・炭化炉10で乾留・炭化されて製造されたごみ
固形燃料は、乾留・炭化炉10から排出され、ごみ固形燃
料の貯留ホッパ16に貯留される。
【0026】一方、ボイラ12において発生した蒸気は、
蒸気供給配管20によって、ごみの成形物製造設備(A
部)へ供給され、熱交換手段13A によって、ごみ乾燥用
の熱源として使用する。なお、ごみの成形物製造設備
(A部)が連続操業でなく、バッチ式(間歇式)操業の
場合、操業開始時は蒸気が得られない。
【0027】この場合は、操業開始時のごみの乾燥を行
うために、パッケージボイラ22からの蒸気を使用する。
パッケージボイラ22は灯油燃焼もしくは重油燃焼のた
め、短時間で蒸気を発生させることができる。パッケー
ジボイラ22からの蒸気でごみの乾燥を開始し、乾留・炭
化炉10で乾留ガスが発生し、ボイラ11で定常的な蒸気発
生を確認後、パッケージボイラ22を停止する。
【0028】なお、本発明においては、図1に示すよう
に、乾留ガスの高温燃焼で発生した燃焼ガスを、燃焼ガ
ス供給配管30によって乾燥機2へ供給し、熱交換手段13
B によってごみと熱交換せしめ、ごみを乾燥することも
できる。次に、図2に、本発明のごみ固形燃料の製造設
備の他の一例を示す。なお、図2において、5C、5Dは磁
選機を示しその他の符号は図1と同一の内容を示す。
【0029】図2に示したように、本発明においては、
ごみを破砕機1で破砕もしくは粉砕し、成形機3で成形
した後、乾燥機2で乾燥して得られたごみの成形物を乾
留、炭化しごみ固形燃料を製造することも好ましい。ま
た、前記した本発明においては、図1、図2に示すよう
に、ごみ固形燃料の原料の一部として石炭、好ましくは
粉砕した石炭を添加することが好ましい。
【0030】これは、ごみ固形燃料の原料の一部として
石炭を添加することによって、得られるごみ固形燃料の
炭化物の発熱量を高めることが可能となるばかりでな
く、石炭が添加されたごみの成形物が乾留・炭化炉で乾
留、炭化される際に、添加した石炭中の揮発分によっ
て、乾留ガスの発熱量が増加し、乾留ガスの燃焼装置11
においてさらに高温の燃焼を達成することが可能とな
り、ダイオキシン類の生成をさらに容易に抑制できるた
めである。
【0031】なお、石炭は、ごみの成形物の製造設備に
おける成形機で添加するか、または成形機迄の工程で添
加することができる。また、ごみの成形物の製造設備に
おける破砕機が、石炭を所定の粒度に粉砕可能な方式で
あれば、未粉砕の石炭を該破砕機迄の工程で添加しても
よい。さらに、本発明においては、前記した図1、図2
に示すように、乾留ガスの燃焼装置11に、純酸素および
/または酸素富化空気を吹き込むための純酸素、酸素富
化空気供給配管23を付設し、燃焼用空気に、純酸素およ
び/または酸素濃度が21vol %超えの酸素富化空気を混
合することが好ましい。
【0032】これは、乾留ガスの燃焼装置に純酸素、酸
素富化空気を吹き込むことによって、乾留ガスの燃焼装
置11において、さらに高温の燃焼を達成することが可能
となり、ダイオキシン類の生成をさらに容易に抑制でき
るためである。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、ごみ固形燃料製造時の
燃料を大幅に削減すると共に、ダイオキシン類の生成を
抑制することが可能なごみ固形燃料の製造方法および製
造設備を提供することが可能となった。さらに、本発明
によれば、3500kcal/kg 以上の発熱量(低位発熱量)を
有するごみ固形燃料を得ることが可能であり、工業用燃
料、一般用燃料として活用出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のごみ固形燃料の製造設備の一例を示す
工程図(A部)および部分縦断面図である。
【図2】本発明のごみ固形燃料の製造設備の一例を示す
工程図(A部)および部分縦断面図である。
【図3】従来のごみの固形燃料化設備を示すフローシー
トである。
【図4】乾留ガスの高温燃焼で得られる蒸気によるごみ
の乾燥時の物質収支を示す説明図である。
【符号の説明】
1、6 破砕機 2 乾燥機 3 成形機 4 ごみの破袋、異物分別機 5A、5B、5C、5D 磁選機 7 粉砕した石炭の添加装置 10 乾留・炭化炉 11 乾留ガスの燃焼装置 12 ボイラ 12a 、12b 水管群 13A 、13B 熱交換手段 14 ごみの成形物貯留ホッパ 15 ごみの成形物の定量供給装置 16 乾留・炭化で得られたごみ固形燃料の貯留ホッパ 17 バーナ(:アフターバーナ) 18 燃焼用空気ファン 19 燃焼用空気供給配管 19a 燃焼用空気供給ヘッダ 20 乾燥機への蒸気供給配管 21 燃焼ガス急冷装置 22 パッケージボイラ 23 純酸素、酸素富化空気供給配管 24 煙突 25 ごみ固形燃料(乾留・炭化ごみ固形燃料)輸送車 30 乾燥機への燃焼ガス供給配管 CV 流量調節弁 f1 ごみの搬送方向 f2 ごみの成形物の搬送方向 f3 ごみ固形燃料の排出方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角 誠之 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 吉田 鉄男 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川 崎製鉄株式会社内 Fターム(参考) 4H012 HA00 4H015 AA01 AA02 AB01 BA04 BA09 BA13 BB03 BB10 CB01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ごみを破砕し、乾燥した後、成形して得
    られたごみの成形物を、乾留、炭化するごみ固形燃料の
    製造方法であって、前記した乾留、炭化の工程で発生す
    る乾留ガスを、1000℃以上の燃焼温度で燃焼せしめ、得
    られた燃焼ガスおよび/または該燃焼ガスとの熱交換で
    発生した蒸気によって、ごみの前記乾燥を行うことを特
    徴とするごみ固形燃料の製造方法。
  2. 【請求項2】 ごみを破砕し、成形した後、乾燥して得
    られたごみの成形物を、乾留、炭化するごみ固形燃料の
    製造方法であって、前記した乾留、炭化の工程で発生す
    る乾留ガスを、1000℃以上の燃焼温度で燃焼せしめ、得
    られた燃焼ガスおよび/または該燃焼ガスとの熱交換で
    発生した蒸気によって、ごみの前記乾燥を行うことを特
    徴とするごみ固形燃料の製造方法。
  3. 【請求項3】 ごみの破砕機(1) と、該破砕機(1) で破
    砕されたごみの乾燥機(2) と、該乾燥機(2) で乾燥され
    たごみの成形機(3) と、該成形機で得られたごみの成形
    物の乾留・炭化炉(10)と、該乾留・炭化炉(10)で発生し
    た乾留ガスの燃焼装置(11)と、該燃焼装置(11)で発生し
    た燃焼ガスの熱回収用のボイラ(12)とを有し、該ボイラ
    で発生した蒸気と前記ごみの乾燥機(2) におけるごみと
    の熱交換手段(13A) を有することを特徴とするごみ固形
    燃料の製造設備。
  4. 【請求項4】 ごみの破砕機(1) と、該破砕機(1) で破
    砕されたごみの成形機(3) と、該成形機で得られたごみ
    の成形物の乾燥機(2) と、該乾燥機(2) で乾燥されたご
    みの成形物の乾留・炭化炉(10)と、該乾留・炭化炉(10)
    で発生した乾留ガスの燃焼装置(11)と、該燃焼装置(11)
    で発生した燃焼ガスの熱回収用のボイラ(12)とを有し、
    該ボイラで発生した蒸気と前記ごみの乾燥機(2) におけ
    るごみとの熱交換手段(13A) を有することを特徴とする
    ごみ固形燃料の製造設備。
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