JP2000265186A - 固形燃料の製造方法及びその装置 - Google Patents
固形燃料の製造方法及びその装置Info
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- JP2000265186A JP2000265186A JP11070615A JP7061599A JP2000265186A JP 2000265186 A JP2000265186 A JP 2000265186A JP 11070615 A JP11070615 A JP 11070615A JP 7061599 A JP7061599 A JP 7061599A JP 2000265186 A JP2000265186 A JP 2000265186A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Abstract
(57)【要約】
【課題】 この発明は、下水道汚泥、製紙スラッジ、食
品汚泥等の有機性廃棄物を燃料として有効利用すること
ができる固形燃料の製造方法及び装置を提供することを
課題とする。 【解決手段】 有機性廃棄物は、乾燥機３で水分２０〜
６０％にまで乾燥された後、造粒装置６で造粒され、ロ
ータリーキルン９において空気遮断雰囲気中で温度３０
０〜６００℃で４〜２０分間炭化され、その後冷却装置
１１で冷却され、セメント原料としてセメント工場へ搬
送される。ロータリーキルン９の乾留ガスは乾留ガス燃
焼炉１３で燃焼された後、その一部が乾燥機３の熱源と
して使用され、残りは熱交換器１４で熱交換される。乾
燥機３からの排ガス及び熱交換器１４で熱交換されたガ
スはガス処理設備２３にて処理され、その後大気中へ排
出される。
品汚泥等の有機性廃棄物を燃料として有効利用すること
ができる固形燃料の製造方法及び装置を提供することを
課題とする。 【解決手段】 有機性廃棄物は、乾燥機３で水分２０〜
６０％にまで乾燥された後、造粒装置６で造粒され、ロ
ータリーキルン９において空気遮断雰囲気中で温度３０
０〜６００℃で４〜２０分間炭化され、その後冷却装置
１１で冷却され、セメント原料としてセメント工場へ搬
送される。ロータリーキルン９の乾留ガスは乾留ガス燃
焼炉１３で燃焼された後、その一部が乾燥機３の熱源と
して使用され、残りは熱交換器１４で熱交換される。乾
燥機３からの排ガス及び熱交換器１４で熱交換されたガ
スはガス処理設備２３にて処理され、その後大気中へ排
出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、廃棄物として処
分されている下水道汚泥や製紙スラッジ、食品汚泥等有
機性廃棄物を燃料として有効利用する固形燃料の製造方
法及びその装置に関する。
分されている下水道汚泥や製紙スラッジ、食品汚泥等有
機性廃棄物を燃料として有効利用する固形燃料の製造方
法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、下水汚泥、製紙スラッジ、食品汚
泥等の有機性廃棄物の大部分は、そのまま埋め立てられ
たり、焼却後に埋め立てられていた。一部の有機性廃棄
物は、堆肥化されて畑等に還元されたり、あるいは焼却
時に生じた焼却灰をセメント原料の代替物として有効利
用したり、製紙スラッジをそのままあるいは炭化して製
鋼炉の保温材として利用していたが、これらの有機性廃
棄物は水分が多く、また比較的発熱量が低く、さらに灰
分が４０％以上と多いため、燃料としての有効利用はな
されていなかった。
泥等の有機性廃棄物の大部分は、そのまま埋め立てられ
たり、焼却後に埋め立てられていた。一部の有機性廃棄
物は、堆肥化されて畑等に還元されたり、あるいは焼却
時に生じた焼却灰をセメント原料の代替物として有効利
用したり、製紙スラッジをそのままあるいは炭化して製
鋼炉の保温材として利用していたが、これらの有機性廃
棄物は水分が多く、また比較的発熱量が低く、さらに灰
分が４０％以上と多いため、燃料としての有効利用はな
されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】有機性廃棄物を燃料と
して有効利用するためには、発熱量を確保し、臭気を除
去し、ハンドリングが良好なものとする必要がある。ま
た、燃焼後に大量の灰分が発生するため、その処理ルー
トを確立する必要がある。有機性廃棄物を燃料として使
用するには、有機性廃棄物を乾燥する方法と、乾燥を１
歩進めて炭化した後に燃料として利用する方法とが考え
られる。これらのうち乾燥による方法は、乾燥のための
熱源にエネルギーを必要とし、乾燥後も水分を含んでい
ると臭気が発生し、また形状も崩れてハンドリング不良
となる怖れが非常に高い。従って、乾燥処理後に燃料を
ただちに燃焼装置に投入出来る設備であれば非常に有効
な方法であるが、乾燥後に長距離を輸送したり、貯蔵す
るような場合は湿分が入り込む可能性が高くなり、臭気
の発生が心配される。
して有効利用するためには、発熱量を確保し、臭気を除
去し、ハンドリングが良好なものとする必要がある。ま
た、燃焼後に大量の灰分が発生するため、その処理ルー
トを確立する必要がある。有機性廃棄物を燃料として使
用するには、有機性廃棄物を乾燥する方法と、乾燥を１
歩進めて炭化した後に燃料として利用する方法とが考え
られる。これらのうち乾燥による方法は、乾燥のための
熱源にエネルギーを必要とし、乾燥後も水分を含んでい
ると臭気が発生し、また形状も崩れてハンドリング不良
となる怖れが非常に高い。従って、乾燥処理後に燃料を
ただちに燃焼装置に投入出来る設備であれば非常に有効
な方法であるが、乾燥後に長距離を輸送したり、貯蔵す
るような場合は湿分が入り込む可能性が高くなり、臭気
の発生が心配される。
【０００４】このような場合、有機性廃棄物の炭化が有
効となる。有機物の炭化は炭焼きに代表されるように古
来行われており、特に目新しいものではない（特開平７
−８９３６号、特開平８−２９９９９２号、特開平９−
６７１８４号等）。しかし、有機性廃棄物を乾燥・炭化
することは近年になって実施されてきたものであり、そ
の目的は製鋼保温材、または土壌改良材、肥料等の製造
である。この発明はこのような問題点を解消するために
なされたもので、下水道汚泥、製紙スラッジ、食品汚泥
等の有機性廃棄物を燃料として有効利用することができ
る固形燃料の製造方法及び装置を提供することを目的と
する。
効となる。有機物の炭化は炭焼きに代表されるように古
来行われており、特に目新しいものではない（特開平７
−８９３６号、特開平８−２９９９９２号、特開平９−
６７１８４号等）。しかし、有機性廃棄物を乾燥・炭化
することは近年になって実施されてきたものであり、そ
の目的は製鋼保温材、または土壌改良材、肥料等の製造
である。この発明はこのような問題点を解消するために
なされたもので、下水道汚泥、製紙スラッジ、食品汚泥
等の有機性廃棄物を燃料として有効利用することができ
る固形燃料の製造方法及び装置を提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、燃料として
の用途に絞った炭化物製造の条件設定を実験により求め
て炭化物を製造し、セメントキルンにて燃焼処理するこ
とにより、灰処理の問題をも無くしたものである。また
ボイラー等の燃料として使用した場合もその灰はセメン
ト工場で原料として引き取ることで灰処理問題を無くし
た。また、長時間の運搬や長期間の貯蔵に関しても腐敗
やそれに伴う臭気の発生も全くない状態になり、非常に
扱いやすい状態になる。
の用途に絞った炭化物製造の条件設定を実験により求め
て炭化物を製造し、セメントキルンにて燃焼処理するこ
とにより、灰処理の問題をも無くしたものである。また
ボイラー等の燃料として使用した場合もその灰はセメン
ト工場で原料として引き取ることで灰処理問題を無くし
た。また、長時間の運搬や長期間の貯蔵に関しても腐敗
やそれに伴う臭気の発生も全くない状態になり、非常に
扱いやすい状態になる。
【０００６】この発明に係る固形燃料の製造方法は、下
水汚泥、製紙スラッジ、食品汚泥等の有機性廃棄物を水
分２０〜６０％まで乾燥し、造粒し、空気遮断雰囲気の
ロータリーキルンを使用して炭化温度３００〜６００℃
で４〜２０分間炭化し、その後ただちに冷却する方法で
ある。なお、造粒後の有機性廃棄物を水分４５％未満に
まで乾燥した後、炭化することもできる。また、冷却後
の炭化物をさらに乾燥してもよい。この際、乾燥温度７
０℃以上１５０℃以下、乾燥時間２〜７時間で乾燥する
ことが好ましい。造粒工程としては、有機性廃棄物を直
径３〜１５ｍｍの大きさに造粒することができる。ま
た、ロータリーキルン内の原料の保有率は４〜１７％が
適している。この発明に係る固形燃料の製造装置は、下
水汚泥、製紙スラッジ、食品汚泥等の有機性廃棄物を水
分２０〜６０％まで乾燥する乾燥機と、乾燥機で乾燥さ
れた有機性廃棄物を造粒する造粒装置と、造粒装置で造
粒された有機性廃棄物を空気遮断雰囲気中にて温度３０
０〜６００℃で４〜２０分間炭化するロータリーキルン
と、ロータリーキルンで得られた炭化物を冷却する冷却
装置とを備えたものである。
水汚泥、製紙スラッジ、食品汚泥等の有機性廃棄物を水
分２０〜６０％まで乾燥し、造粒し、空気遮断雰囲気の
ロータリーキルンを使用して炭化温度３００〜６００℃
で４〜２０分間炭化し、その後ただちに冷却する方法で
ある。なお、造粒後の有機性廃棄物を水分４５％未満に
まで乾燥した後、炭化することもできる。また、冷却後
の炭化物をさらに乾燥してもよい。この際、乾燥温度７
０℃以上１５０℃以下、乾燥時間２〜７時間で乾燥する
ことが好ましい。造粒工程としては、有機性廃棄物を直
径３〜１５ｍｍの大きさに造粒することができる。ま
た、ロータリーキルン内の原料の保有率は４〜１７％が
適している。この発明に係る固形燃料の製造装置は、下
水汚泥、製紙スラッジ、食品汚泥等の有機性廃棄物を水
分２０〜６０％まで乾燥する乾燥機と、乾燥機で乾燥さ
れた有機性廃棄物を造粒する造粒装置と、造粒装置で造
粒された有機性廃棄物を空気遮断雰囲気中にて温度３０
０〜６００℃で４〜２０分間炭化するロータリーキルン
と、ロータリーキルンで得られた炭化物を冷却する冷却
装置とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。図１にこの発明に係る固形
燃料の製造装置の構成を概略的に示す。乾燥機３に造粒
装置６を介してロータリーキルン９が接続され、ロータ
リーキルン９に冷却装置１１が接続されている。また、
ロータリーキルン９には乾留ガス燃焼炉１３及び熱交換
器１４を介してガス処理設備２３が接続されている。有
機性廃棄物は、乾燥機３で水分２０〜６０％にまで乾燥
された後、造粒装置６で造粒され、さらにロータリーキ
ルン９において空気遮断雰囲気中で温度３００〜６００
℃で４〜２０分間炭化され、その後冷却装置１１で冷却
され、セメント原料としてセメント工場へ搬送される。
なお、ロータリーキルン９の温度はバーナー１０にて調
節する。ロータリーキルン９の乾留ガスは乾留ガス燃焼
炉１３で燃焼された後、その一部が乾燥機３の熱源とし
て使用され、残りは熱交換器１４で熱交換される。乾燥
機３からの排ガス及び熱交換器１４で熱交換されたガス
はガス処理設備２３にて処理され、その後大気中へ排出
される。
付図面に基づいて説明する。図１にこの発明に係る固形
燃料の製造装置の構成を概略的に示す。乾燥機３に造粒
装置６を介してロータリーキルン９が接続され、ロータ
リーキルン９に冷却装置１１が接続されている。また、
ロータリーキルン９には乾留ガス燃焼炉１３及び熱交換
器１４を介してガス処理設備２３が接続されている。有
機性廃棄物は、乾燥機３で水分２０〜６０％にまで乾燥
された後、造粒装置６で造粒され、さらにロータリーキ
ルン９において空気遮断雰囲気中で温度３００〜６００
℃で４〜２０分間炭化され、その後冷却装置１１で冷却
され、セメント原料としてセメント工場へ搬送される。
なお、ロータリーキルン９の温度はバーナー１０にて調
節する。ロータリーキルン９の乾留ガスは乾留ガス燃焼
炉１３で燃焼された後、その一部が乾燥機３の熱源とし
て使用され、残りは熱交換器１４で熱交換される。乾燥
機３からの排ガス及び熱交換器１４で熱交換されたガス
はガス処理設備２３にて処理され、その後大気中へ排出
される。
【０００８】炭化物を燃料として使用するためには、経
済的にも技術的にも発熱量が２,５００ｋＣａｌ／ｋｇ
以上、好ましくは３,０００ｋＣａｌ／ｋｇ以上である
ことが望ましい。また、同時に臭気の残留があってはな
らないことが条件となる。そのための条件設定を実験に
より求めた。
済的にも技術的にも発熱量が２,５００ｋＣａｌ／ｋｇ
以上、好ましくは３,０００ｋＣａｌ／ｋｇ以上である
ことが望ましい。また、同時に臭気の残留があってはな
らないことが条件となる。そのための条件設定を実験に
より求めた。
【０００９】１．造粒 造粒は、球状にする方法と、円柱状に引き抜いて適当な
大きさにカットする方法とがある。どちらの方法で造粒
して構わないが、ここでは球状にする方法に基づいてそ
の大きさを検討した。造粒径が小さい場合、中心部まで
の炭化が急速に進み、発熱量はあまり残らない。一方、
造粒径が大き過ぎる場合も中心部まで炭化されるまでの
時間がかかるため、かえって発熱量は低下する傾向を示
す。また甚だしい場合、例えば炭化温度を低く設定した
場合は臭気が残ることもあった。図２は造粒径及び炭化
温度を種々変化させた場合の発熱量を示す。図２によれ
ば造粒径３〜１７ｍｍ、好ましくは７〜１３ｍｍ程度に
造粒することで炭化物の発熱量が高い結果となった。ま
た造粒することで炭化条件が一定となり、炭化工程が安
定するメリットがある。
大きさにカットする方法とがある。どちらの方法で造粒
して構わないが、ここでは球状にする方法に基づいてそ
の大きさを検討した。造粒径が小さい場合、中心部まで
の炭化が急速に進み、発熱量はあまり残らない。一方、
造粒径が大き過ぎる場合も中心部まで炭化されるまでの
時間がかかるため、かえって発熱量は低下する傾向を示
す。また甚だしい場合、例えば炭化温度を低く設定した
場合は臭気が残ることもあった。図２は造粒径及び炭化
温度を種々変化させた場合の発熱量を示す。図２によれ
ば造粒径３〜１７ｍｍ、好ましくは７〜１３ｍｍ程度に
造粒することで炭化物の発熱量が高い結果となった。ま
た造粒することで炭化条件が一定となり、炭化工程が安
定するメリットがある。
【００１０】２．水分 ロータリーキルン９へ投入する造粒物の水分は、エネル
ギー効率面のみから考えると０％が好ましいと言える。
しかし、実際には水分が低過ぎると表面の酸化が激しく
なり、炭化物の発熱量が低下する。また、水分が多過ぎ
ると炭化時間が長くなり、結果的に炭化物の発熱量が低
下する。造粒物の水分及び炭化温度を種々変化させた場
合の発熱量の測定結果を図３に示す。図３によれば水分
は８〜４５％、好ましくは１７〜３５％が最適であるこ
とがわかった。なお、この場合の水分は造粒のし易さに
おける水分とは異なり、あくまでもロータリーキルン９
へ投入する場合の水分である。なお、水分が多過ぎる
と、条件によっては炭化が完了せずに、臭気が残る場合
があり、今回の実験においては、水分５０％、炭化温度
３００℃の条件（キルン保有率６％、炭化時間８分）で
は発熱量は高かったものの、臭気が残った。
ギー効率面のみから考えると０％が好ましいと言える。
しかし、実際には水分が低過ぎると表面の酸化が激しく
なり、炭化物の発熱量が低下する。また、水分が多過ぎ
ると炭化時間が長くなり、結果的に炭化物の発熱量が低
下する。造粒物の水分及び炭化温度を種々変化させた場
合の発熱量の測定結果を図３に示す。図３によれば水分
は８〜４５％、好ましくは１７〜３５％が最適であるこ
とがわかった。なお、この場合の水分は造粒のし易さに
おける水分とは異なり、あくまでもロータリーキルン９
へ投入する場合の水分である。なお、水分が多過ぎる
と、条件によっては炭化が完了せずに、臭気が残る場合
があり、今回の実験においては、水分５０％、炭化温度
３００℃の条件（キルン保有率６％、炭化時間８分）で
は発熱量は高かったものの、臭気が残った。
【００１１】３．炭化温度 炭化工程での炭化温度は最も重要な事項の一つである。
炭化温度が高ければ、有機物中の揮発分が揮発し、臭気
は完全に消え、炭化時間も早いが、炭化物の発熱量は低
下する。また、炭化温度が低いと、有機物中の揮発分の
揮発が遅れ、炭化に時間がかかる。炭化温度が低過ぎる
と、炭化に時間がかかるばかりでなく、粒子の中央部に
まで炭化する間に表面の酸化が進み、結果的に発熱量が
低下する。炭化温度を種々変化させた場合の発熱量の測
定結果を図４に示す。図４によれば、炭化温度３００〜
６５０℃で炭化物の発熱量がピークとなることがわか
る。また、炭化温度が３００℃以下では炭化が進みにく
く、現実的でない。実験の結果、炭化温度２００℃では
いずれの条件においても臭気が残ってしまった。
炭化温度が高ければ、有機物中の揮発分が揮発し、臭気
は完全に消え、炭化時間も早いが、炭化物の発熱量は低
下する。また、炭化温度が低いと、有機物中の揮発分の
揮発が遅れ、炭化に時間がかかる。炭化温度が低過ぎる
と、炭化に時間がかかるばかりでなく、粒子の中央部に
まで炭化する間に表面の酸化が進み、結果的に発熱量が
低下する。炭化温度を種々変化させた場合の発熱量の測
定結果を図４に示す。図４によれば、炭化温度３００〜
６５０℃で炭化物の発熱量がピークとなることがわか
る。また、炭化温度が３００℃以下では炭化が進みにく
く、現実的でない。実験の結果、炭化温度２００℃では
いずれの条件においても臭気が残ってしまった。
【００１２】４．炭化時間 炭化は炭化時間と炭化温度との積により決定される。し
かし、炭化時間が長くなれば、酸化が進んで発熱量が低
下する。一方、炭化時間が短ければ揮発分が揮発不足と
なり、甚だしいときには臭気が残ってしまう場合があ
る。炭化時間と炭化温度を種々変化させた場合の発熱量
の測定結果を図５に示す。今回の実験条件では炭化時間
３分のとき、臭気が残った。臭気が残らない範囲の実験
結果によれば、炭化時間は炭化温度３００℃の時は８〜
２４分、４００℃の時は６〜２２分、５００℃の時は５
〜２０分、６００℃の時は４〜１８分が最適である結果
を得た。今回の実験条件においては炭化時間は４〜２２
分、好ましくは６〜１５分が適していると判断した。
かし、炭化時間が長くなれば、酸化が進んで発熱量が低
下する。一方、炭化時間が短ければ揮発分が揮発不足と
なり、甚だしいときには臭気が残ってしまう場合があ
る。炭化時間と炭化温度を種々変化させた場合の発熱量
の測定結果を図５に示す。今回の実験条件では炭化時間
３分のとき、臭気が残った。臭気が残らない範囲の実験
結果によれば、炭化時間は炭化温度３００℃の時は８〜
２４分、４００℃の時は６〜２２分、５００℃の時は５
〜２０分、６００℃の時は４〜１８分が最適である結果
を得た。今回の実験条件においては炭化時間は４〜２２
分、好ましくは６〜１５分が適していると判断した。
【００１３】５．仕込み量 仕込み量とは、ロータリーキルン９が連続キルンの場
合、キルン内の原料保有率または充填率のことであり、
キルン容積中に占める原料体積の割合で表される。仕込
み量が多過ぎると仕込まれた原料の内部にまで熱が伝わ
る時間が長くかかり、表面の酸化が進み、炭化物の発熱
量が低くなる。一方、仕込み量が少ない場合には、炭化
時間を極端に少なくしないと、酸化が進み、やはり発熱
量が低下する。また、仕込み量を極端に大きくすると炭
化が進まず、臭気が残る結果となった。今回の実験条件
では保有率２０％の時、臭気が残った。原料保有率を種
々変化させた場合の発熱量の測定結果を図６に示す。こ
の結果によれば、原料保有率は４〜１７％程度、好まし
くは５〜１５％程度が最良であることがわかった。
合、キルン内の原料保有率または充填率のことであり、
キルン容積中に占める原料体積の割合で表される。仕込
み量が多過ぎると仕込まれた原料の内部にまで熱が伝わ
る時間が長くかかり、表面の酸化が進み、炭化物の発熱
量が低くなる。一方、仕込み量が少ない場合には、炭化
時間を極端に少なくしないと、酸化が進み、やはり発熱
量が低下する。また、仕込み量を極端に大きくすると炭
化が進まず、臭気が残る結果となった。今回の実験条件
では保有率２０％の時、臭気が残った。原料保有率を種
々変化させた場合の発熱量の測定結果を図６に示す。こ
の結果によれば、原料保有率は４〜１７％程度、好まし
くは５〜１５％程度が最良であることがわかった。
【００１４】６．炭化物の乾燥温度と乾燥時間 ロータリーキルン９から排出された炭化物の冷却方式と
して直接水冷方式を採用した場合、炭化物中の水分は４
０％前後となる。これは水没式、散水式、さらに水没、
散水時間を問わずほぼ一定値となる。このため、炭化物
を燃料として使用する場合はこれを乾燥する必要があ
る。乾燥時間を短くするためには温度は高い程良い。し
かし、例えば温度２００℃以上の温風を使用した場合に
は発火の危険が出てくる。そこで、実験を重ねた結果、
温度１５０℃以下であれば発火の危険がないことを確認
した。この温度範囲内で乾燥温度を変化させて乾燥時間
に対する乾燥速度の関係を調べる実験を行った。その結
果、図７に示されるように、乾燥温度１２０℃で２〜３
時間、９０℃では３〜７時間乾燥すれば良いことがわか
った。温度５０℃では５時間かけても乾燥が完了せず、
また温度１５０℃では１時間強の時間で乾燥が完了し、
長時間の乾燥では発火の危険が出てくる。あまり長い乾
燥時間では容器の容量が大きくなるばかりでなく、過剰
乾燥による発火の心配も出てくる。その妥協点が乾燥温
度１２０℃で２〜４時間、９０℃では４〜７時間の乾燥
時間である。単位被乾燥物重量当たりの風量（単位とし
てはｍ3／ｋｇｈ）の変化も乾燥時間に影響を与える
が、今回の実験範囲（０.８〜０.５ｍ3／ｋｇｈ）では
温度による乾燥時間の変化に比較すれば、単位被乾燥物
重量当たりの風量が乾燥時間の変化に与える効果は小さ
いことがわかる。
して直接水冷方式を採用した場合、炭化物中の水分は４
０％前後となる。これは水没式、散水式、さらに水没、
散水時間を問わずほぼ一定値となる。このため、炭化物
を燃料として使用する場合はこれを乾燥する必要があ
る。乾燥時間を短くするためには温度は高い程良い。し
かし、例えば温度２００℃以上の温風を使用した場合に
は発火の危険が出てくる。そこで、実験を重ねた結果、
温度１５０℃以下であれば発火の危険がないことを確認
した。この温度範囲内で乾燥温度を変化させて乾燥時間
に対する乾燥速度の関係を調べる実験を行った。その結
果、図７に示されるように、乾燥温度１２０℃で２〜３
時間、９０℃では３〜７時間乾燥すれば良いことがわか
った。温度５０℃では５時間かけても乾燥が完了せず、
また温度１５０℃では１時間強の時間で乾燥が完了し、
長時間の乾燥では発火の危険が出てくる。あまり長い乾
燥時間では容器の容量が大きくなるばかりでなく、過剰
乾燥による発火の心配も出てくる。その妥協点が乾燥温
度１２０℃で２〜４時間、９０℃では４〜７時間の乾燥
時間である。単位被乾燥物重量当たりの風量（単位とし
てはｍ3／ｋｇｈ）の変化も乾燥時間に影響を与える
が、今回の実験範囲（０.８〜０.５ｍ3／ｋｇｈ）では
温度による乾燥時間の変化に比較すれば、単位被乾燥物
重量当たりの風量が乾燥時間の変化に与える効果は小さ
いことがわかる。
【００１５】実施例１． 図８に実施例１に係る固形燃料の製造装置の構成を示
す。汚泥受入設備１に汚泥引き出し装置２を介して乾燥
機３が接続され、乾燥機３に一時貯留ホッパー４及び乾
燥汚泥引き出し装置５を介して造粒装置６が接続されて
いる。さらに、造粒装置６にペレットサイロ７及びペレ
ット引き出し装置８を介してロータリーキルン９が接続
されている。ロータリーキルン９には、冷却装置１１及
び製品サイロ１２が接続されると共に乾留ガス燃焼炉１
３及び熱交換器１４が接続されている。熱交換器１４に
は、ガス処理設備として減温塔１５、バグフィルター１
６、脱臭装置１７、消石灰添加装置１８、活性炭添加装
置１９が接続されている。
す。汚泥受入設備１に汚泥引き出し装置２を介して乾燥
機３が接続され、乾燥機３に一時貯留ホッパー４及び乾
燥汚泥引き出し装置５を介して造粒装置６が接続されて
いる。さらに、造粒装置６にペレットサイロ７及びペレ
ット引き出し装置８を介してロータリーキルン９が接続
されている。ロータリーキルン９には、冷却装置１１及
び製品サイロ１２が接続されると共に乾留ガス燃焼炉１
３及び熱交換器１４が接続されている。熱交換器１４に
は、ガス処理設備として減温塔１５、バグフィルター１
６、脱臭装置１７、消石灰添加装置１８、活性炭添加装
置１９が接続されている。
【００１６】まず、汚泥受入設備１に水分約８０％の下
水汚泥を受け入れる。受入方法としては、下水処理場に
おける前工程から高圧ポンプまたはベルトコンベアー、
スクリュウコンベア等で受け入れることができる。もち
ろん、ダンプトラック等による受入も可能である。次
に、汚泥受入設備１から汚泥引き出し装置２にて汚泥を
引き出す。汚泥引き出し装置２としては、スクリュウコ
ンベア、高圧ポンプ、その他の設備が使用される。引き
出した汚泥は乾燥機３に投入される。
水汚泥を受け入れる。受入方法としては、下水処理場に
おける前工程から高圧ポンプまたはベルトコンベアー、
スクリュウコンベア等で受け入れることができる。もち
ろん、ダンプトラック等による受入も可能である。次
に、汚泥受入設備１から汚泥引き出し装置２にて汚泥を
引き出す。汚泥引き出し装置２としては、スクリュウコ
ンベア、高圧ポンプ、その他の設備が使用される。引き
出した汚泥は乾燥機３に投入される。
【００１７】本発明にかかわる開発過程において、水分
が８０％程度の汚泥は造粒がうまく行かないことがわか
り、この実施例１では乾燥機３を造粒装置６の前段に置
いている。しかし、造粒・乾燥機の種類によってはこの
順番を逆にし、造粒した後に乾燥する順番とすることも
できる。乾燥機３の熱源としてはロータリーキルン９の
乾留ガスを直接利用する方式と廃熱ボイラを通して蒸気
として利用する方式が考えられる。この実施例１ではロ
ータリーキルン９の乾留ガスを用いた直接乾燥方式とし
ている。乾燥機３において、汚泥は水分２５〜６０％に
まで乾燥される。これは、造粒に適した水分にするため
である。すなわち、水分がこの範囲内にあれば乾燥せず
に造粒可能となる。
が８０％程度の汚泥は造粒がうまく行かないことがわか
り、この実施例１では乾燥機３を造粒装置６の前段に置
いている。しかし、造粒・乾燥機の種類によってはこの
順番を逆にし、造粒した後に乾燥する順番とすることも
できる。乾燥機３の熱源としてはロータリーキルン９の
乾留ガスを直接利用する方式と廃熱ボイラを通して蒸気
として利用する方式が考えられる。この実施例１ではロ
ータリーキルン９の乾留ガスを用いた直接乾燥方式とし
ている。乾燥機３において、汚泥は水分２５〜６０％に
まで乾燥される。これは、造粒に適した水分にするため
である。すなわち、水分がこの範囲内にあれば乾燥せず
に造粒可能となる。
【００１８】乾燥後の汚泥は一時貯留ホッパ−４に収容
される。一時貯留ホッパ−４への収容は、乾燥機３、造
粒装置６、ロータリーキルン９等、各装置間の瞬間的な
能力変動を吸収して、連続運転を行うことに配慮したも
のである。スクリュウコンベア等からなる乾燥汚泥引き
出し装置５で一時貯留ホッパー４から乾燥した汚泥が引
き出され、造粒装置６に送られる。造粒装置６で造粒し
たペレットは一旦ペレットサイロ７に収容される。これ
は、一時貯留ホッパー４と同じ役割、すなわち能力変動
吸収の目的を持つものである。スクリュウコンベア等か
らなるペレット引き出し装置８でペレットサイロ７から
ペレットが引き出され、ロータリーキルン９の供給ホッ
パーに送られる。供給ホッパーからはスクリューコンベ
アでロータリーキルン９に一定容量で供給される。もち
ろん、ロータリーキルン９へのペレットの供給量は最適
な炭化状態となるように調節可能である。ロータリーキ
ルン９の温度はバーナー１０にて調節自在となってい
る。また、ロータリーキルン９に接続された乾留ガス燃
焼炉１３からの高温ガスによってロータリーキルン９内
を加熱することも可能である。
される。一時貯留ホッパ−４への収容は、乾燥機３、造
粒装置６、ロータリーキルン９等、各装置間の瞬間的な
能力変動を吸収して、連続運転を行うことに配慮したも
のである。スクリュウコンベア等からなる乾燥汚泥引き
出し装置５で一時貯留ホッパー４から乾燥した汚泥が引
き出され、造粒装置６に送られる。造粒装置６で造粒し
たペレットは一旦ペレットサイロ７に収容される。これ
は、一時貯留ホッパー４と同じ役割、すなわち能力変動
吸収の目的を持つものである。スクリュウコンベア等か
らなるペレット引き出し装置８でペレットサイロ７から
ペレットが引き出され、ロータリーキルン９の供給ホッ
パーに送られる。供給ホッパーからはスクリューコンベ
アでロータリーキルン９に一定容量で供給される。もち
ろん、ロータリーキルン９へのペレットの供給量は最適
な炭化状態となるように調節可能である。ロータリーキ
ルン９の温度はバーナー１０にて調節自在となってい
る。また、ロータリーキルン９に接続された乾留ガス燃
焼炉１３からの高温ガスによってロータリーキルン９内
を加熱することも可能である。
【００１９】次に、ロータリーキルン９で炭化された炭
化物は冷却装置１１で冷却される。冷却装置１１は、直
接空冷、間接空冷、直接水冷、間接水冷、いずれの方式
も選ぶことができるが、この実施例１では最も安全且つ
確実な直接水冷方式を採用している。冷却装置１１で冷
却された炭化物製品は製品サイロ１２に収容され、出荷
されるが、直接水冷した場合、炭化物の水分は３０〜５
０％程度になっており、必要に応じて炭化物製品の乾燥
が行われる。ロータリーキルン９の乾留ガスは乾留ガス
燃焼炉１３で燃焼された後、その一部が乾燥機３の熱源
として使用され、残りは熱交換器１４にてファン２０か
ら送られる空気との間で熱交換され、熱交換した空気を
使用して製品サイロ１２において炭化物製品の乾燥が行
われる。
化物は冷却装置１１で冷却される。冷却装置１１は、直
接空冷、間接空冷、直接水冷、間接水冷、いずれの方式
も選ぶことができるが、この実施例１では最も安全且つ
確実な直接水冷方式を採用している。冷却装置１１で冷
却された炭化物製品は製品サイロ１２に収容され、出荷
されるが、直接水冷した場合、炭化物の水分は３０〜５
０％程度になっており、必要に応じて炭化物製品の乾燥
が行われる。ロータリーキルン９の乾留ガスは乾留ガス
燃焼炉１３で燃焼された後、その一部が乾燥機３の熱源
として使用され、残りは熱交換器１４にてファン２０か
ら送られる空気との間で熱交換され、熱交換した空気を
使用して製品サイロ１２において炭化物製品の乾燥が行
われる。
【００２０】乾燥機３からの排ガス及び熱交換器１４で
熱交換されたガスは、減温塔１５、バグフィルター１
６、脱臭装置１７を経て大気中へ排出される。なお、排
ガス中の酸性成分を除去するため、消石灰添加装置１８
及び活性炭添加装置１９から排ガス中に消石灰、活性炭
等を吹き込むこともできる。また、これら減温塔１５、
バグフィルター１６、脱臭装置１７、消石灰添加装置１
８及び活性炭添加装置１９のいわゆるガス処理を湿式で
行うことも可能である。
熱交換されたガスは、減温塔１５、バグフィルター１
６、脱臭装置１７を経て大気中へ排出される。なお、排
ガス中の酸性成分を除去するため、消石灰添加装置１８
及び活性炭添加装置１９から排ガス中に消石灰、活性炭
等を吹き込むこともできる。また、これら減温塔１５、
バグフィルター１６、脱臭装置１７、消石灰添加装置１
８及び活性炭添加装置１９のいわゆるガス処理を湿式で
行うことも可能である。
【００２１】実施例２．図９に実施例２に係る固形燃料
の製造装置の構成を示す。この実施例２の装置は、図８
に示した実施例１の装置において、熱交換器１４で熱交
換した空気をペレットサイロ７へ供給して造粒後のペレ
ットの乾燥を行うようにしたものである。このペレット
の乾燥は、ペレットの水分を炭化に適したものとするた
めである。
の製造装置の構成を示す。この実施例２の装置は、図８
に示した実施例１の装置において、熱交換器１４で熱交
換した空気をペレットサイロ７へ供給して造粒後のペレ
ットの乾燥を行うようにしたものである。このペレット
の乾燥は、ペレットの水分を炭化に適したものとするた
めである。
【００２２】実施例３．図１０に実施例３に係る固形燃
料の製造装置の構成を示す。この実施例３の装置は、図
９に示した実施例２の装置において、乾留ガス燃焼炉１
３からの高温の排ガス及びガス処理設備の脱臭装置１７
を経たガスによってロータリーキルン９内を加熱するよ
うにしたものである。これにより、乾留ガスの熱エネル
ギーが、ロータリーキルン９の加熱源、乾燥機３の熱
源、ペレットサイロ７におけるペレットの乾燥熱源、製
品サイロ１２における炭化物製品の乾燥熱源として最大
限に利用されることとなる。
料の製造装置の構成を示す。この実施例３の装置は、図
９に示した実施例２の装置において、乾留ガス燃焼炉１
３からの高温の排ガス及びガス処理設備の脱臭装置１７
を経たガスによってロータリーキルン９内を加熱するよ
うにしたものである。これにより、乾留ガスの熱エネル
ギーが、ロータリーキルン９の加熱源、乾燥機３の熱
源、ペレットサイロ７におけるペレットの乾燥熱源、製
品サイロ１２における炭化物製品の乾燥熱源として最大
限に利用されることとなる。
【００２３】実施例４．図１１に実施例４に係る固形燃
料の製造装置の構成を示す。この実施例４の装置は、図
１０に示した実施例３の装置において、乾燥機３の後段
に配置されていた一時貯留ホッパー４、乾燥汚泥引き出
し装置５及び造粒装置６の代わりに乾燥機３の前段に造
粒装置６とペレットタンク２１及びペレット引き出し手
段２２を設けたものである。このような配置としても、
有機性廃棄物から発熱量の大きな燃料を得ることができ
る。
料の製造装置の構成を示す。この実施例４の装置は、図
１０に示した実施例３の装置において、乾燥機３の後段
に配置されていた一時貯留ホッパー４、乾燥汚泥引き出
し装置５及び造粒装置６の代わりに乾燥機３の前段に造
粒装置６とペレットタンク２１及びペレット引き出し手
段２２を設けたものである。このような配置としても、
有機性廃棄物から発熱量の大きな燃料を得ることができ
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来そのまま埋め立て、あるいは焼却後の灰を埋め
立てていた、下水汚泥等の有機性廃棄物を、ボイラーや
セメントキルン等の燃料として使用することが可能とな
り、資源の有効利用と共に埋め立て地の延命を図ること
ができるようになった。また、下水汚泥等の有機性廃棄
物の炭化物をボイラーあるいはセメントキルン等の燃料
代替として使用することにより、燃料資源の温存と二酸
化炭素排出量の低減に寄与することができる。
ば、従来そのまま埋め立て、あるいは焼却後の灰を埋め
立てていた、下水汚泥等の有機性廃棄物を、ボイラーや
セメントキルン等の燃料として使用することが可能とな
り、資源の有効利用と共に埋め立て地の延命を図ること
ができるようになった。また、下水汚泥等の有機性廃棄
物の炭化物をボイラーあるいはセメントキルン等の燃料
代替として使用することにより、燃料資源の温存と二酸
化炭素排出量の低減に寄与することができる。
【図１】 この発明に係る固形燃料の製造装置の構成を
概略的に示すブロック図である。
概略的に示すブロック図である。
【図２】 造粒径と発熱量との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図３】 原料水分と発熱量との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図４】 炭化温度と発熱量との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図５】 炭化時間と発熱量との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図６】 原料保有率と発熱量との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図７】 乾燥時間と発熱量との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図８】 実施例１に係る固形燃料の製造装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】 実施例２に係る固形燃料の製造装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１０】 実施例３に係る固形燃料の製造装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図１１】 実施例４に係る固形燃料の製造装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
１ 汚泥受入設備、２ 汚泥引き出し装置、３ 乾燥
機、４ 一時貯留ホッパー、５ 乾燥汚泥引き出し装
置、６ 造粒装置、７ ペレットサイロ、８ ペレット
引き出し装置、９ ロータリーキルン、１０ バーナ
ー、１１ 冷却装置、１２ 製品サイロ、１３ 乾留ガ
ス燃焼炉、１４ 熱交換器、１５ 減温塔、１６ バグ
フィルター、１７ 脱臭装置、１８ 消石灰添加装置、
１９ 活性炭添加装置、２０ ファン、２１ ペレット
タンク、２２ ペレット引き出し手段。
機、４ 一時貯留ホッパー、５ 乾燥汚泥引き出し装
置、６ 造粒装置、７ ペレットサイロ、８ ペレット
引き出し装置、９ ロータリーキルン、１０ バーナ
ー、１１ 冷却装置、１２ 製品サイロ、１３ 乾留ガ
ス燃焼炉、１４ 熱交換器、１５ 減温塔、１６ バグ
フィルター、１７ 脱臭装置、１８ 消石灰添加装置、
１９ 活性炭添加装置、２０ ファン、２１ ペレット
タンク、２２ ペレット引き出し手段。
フロントページの続き (72)発明者 山崎 浩 東京都千代田区西神田３丁目８番１号 太 平洋セメント株式会社内 (72)発明者 中島 章五 愛知県豊橋市佐藤五丁目５−５番地 株式 会社中康内 (72)発明者 仲丸 孝 東京都江東区木場２丁目17番12号 ＳＡビ ルディング 小野田エンジニアリング株式 会社内 Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA12 BA03 CA26 CA32 CA42 CA45 CB09 CB50 DA03 DA06 DA09 4D059 AA03 AA07 BB05 BB14 BD01 BK09 CC03 EB10 4H015 AA01 AA03 AA04 AB01 BA09 BA13 BB02 BB03 CA03 CB01
Claims (7)
- 【請求項１】 下水汚泥、製紙スラッジ、食品汚泥等の
有機性廃棄物を水分２０〜６０％まで乾燥し、造粒し、
空気遮断雰囲気のロータリーキルンを使用して炭化温度
３００〜６００℃で４〜２２分間炭化し、その後ただち
に冷却することを特徴とする固形燃料の製造方法。 - 【請求項２】 造粒後の有機性廃棄物を水分４５％未満
にまで乾燥した後、炭化することを特徴とする請求項１
に記載の固形燃料の製造方法。 - 【請求項３】 冷却後の炭化物を乾燥することを特徴と
する請求項１または２に記載の固形燃料の製造方法。 - 【請求項４】 冷却後の炭化物を乾燥温度７０℃以上１
５０℃以下、乾燥時間２〜７時間で乾燥することを特徴
とする請求項３に記載の固形燃料の製造方法。 - 【請求項５】 有機性廃棄物は直径３〜１５ｍｍの大き
さに造粒されることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か一項に記載の固形燃料の製造方法。 - 【請求項６】 ロータリーキルン内の原料の保有率が４
〜１７％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か一項に記載の固形燃料の製造方法。 - 【請求項７】 下水汚泥、製紙スラッジ、食品汚泥等の
有機性廃棄物を水分２０〜６０％まで乾燥する乾燥機
と、 前記乾燥機で乾燥された有機性廃棄物を造粒する造粒装
置と、 前記造粒装置で造粒された有機性廃棄物を空気遮断雰囲
気中にて温度３００〜６００℃で４〜２２分間炭化する
ロータリーキルンと、 前記ロータリーキルンで得られた炭化物を冷却する冷却
装置とを備えたことを特徴とする固形燃料の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07061599A JP4368964B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 固形燃料の製造方法及びその装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07061599A JP4368964B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 固形燃料の製造方法及びその装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000265186A true JP2000265186A (ja) | 2000-09-26 |
| JP4368964B2 JP4368964B2 (ja) | 2009-11-18 |
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ID=13436697
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07061599A Expired - Fee Related JP4368964B2 (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 固形燃料の製造方法及びその装置 |
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-
1999
- 1999-03-16 JP JP07061599A patent/JP4368964B2/ja not_active Expired - Fee Related
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