JP2002161282A - 環境に優しいごみのエネルギ−資源化方法 - Google Patents
環境に優しいごみのエネルギ−資源化方法Info
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- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
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- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、低コストでダイオキシン等の環境に
有害な物質の発生を抑制しつつ、ごみをエネルギ−資源
として有効に利用することを目的とする。 【解決手段】 熱分解炉において、炭酸ナトリウム等の
アルカリ性物質の存在下にごみを３５０〜７５０℃で熱
分解して、熱分解時に生じるHCl等の酸性ガス成分をア
ルカリ塩として固定しながら分解ガスを生成せしめ、次
いで分解ガス中のアルカリ塩及び熱分解残滓を固形分と
して熱分解温度で除去して、得られるガス成分は発電用
等の燃料用ガスとして利用し、当該除去された固形分は
アルカリ塩を除去してセメントや高炉用の工業用固形燃
料として利用することを特徴とするごみのエネルギー資
源化方法。
有害な物質の発生を抑制しつつ、ごみをエネルギ−資源
として有効に利用することを目的とする。 【解決手段】 熱分解炉において、炭酸ナトリウム等の
アルカリ性物質の存在下にごみを３５０〜７５０℃で熱
分解して、熱分解時に生じるHCl等の酸性ガス成分をア
ルカリ塩として固定しながら分解ガスを生成せしめ、次
いで分解ガス中のアルカリ塩及び熱分解残滓を固形分と
して熱分解温度で除去して、得られるガス成分は発電用
等の燃料用ガスとして利用し、当該除去された固形分は
アルカリ塩を除去してセメントや高炉用の工業用固形燃
料として利用することを特徴とするごみのエネルギー資
源化方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低コストでダイオキシン
等の環境に有害な物質の発生を抑制しつつ、ごみをエネ
ルギ−資源として有効に利用することを目的とするごみ
処理技術に係わる。
等の環境に有害な物質の発生を抑制しつつ、ごみをエネ
ルギ−資源として有効に利用することを目的とするごみ
処理技術に係わる。
【０００２】
【従来の技術】ダイオキシンは化学的に安定であるため
に環境の中では分解され難く、たとえ排出濃度が低くて
も経年的に環境の中に蓄積され、やがてそれが食物連鎖
を経て人体に大きな害を与える恐れがあるために、都市
ごみや、産業廃棄物の焼却炉からの排ガスや飛灰・焼却
灰から排出されるダイオキシンと有害重金属を含む飛灰
・焼却灰の処理が深刻な社会問題になっている。
に環境の中では分解され難く、たとえ排出濃度が低くて
も経年的に環境の中に蓄積され、やがてそれが食物連鎖
を経て人体に大きな害を与える恐れがあるために、都市
ごみや、産業廃棄物の焼却炉からの排ガスや飛灰・焼却
灰から排出されるダイオキシンと有害重金属を含む飛灰
・焼却灰の処理が深刻な社会問題になっている。
【０００３】ダイオキシン環の水素原子を４〜８個の塩
素原子で置換した１７種の化合物に毒性がある。それら
は何れも2,3,7,8の位置が塩素原子で置換されたもので
あり、その中でも2,3,7,8の位置に４個塩素置換した2,
3,7,8テトラクロロ・ヂベンゾ・パラ・ヂオキシン（2,
3,7,8−TCDD）が最も毒性が強く、その他の１６種類の
化合物の毒性は2,3,7,8-TCDDの０．５倍から０．００１
倍のものまで多様である。2,3,7,8-TCDDの毒性を１とし
た場合のダイオキシン類の相対的な毒性値が毒性等価係
数(THF）として表されている。このTHF値を用いて重み
付けすることによってダイオキシン類の毒性の力価換算
が行われ、その換算値を毒性当量（TEQ）で表す。
素原子で置換した１７種の化合物に毒性がある。それら
は何れも2,3,7,8の位置が塩素原子で置換されたもので
あり、その中でも2,3,7,8の位置に４個塩素置換した2,
3,7,8テトラクロロ・ヂベンゾ・パラ・ヂオキシン（2,
3,7,8−TCDD）が最も毒性が強く、その他の１６種類の
化合物の毒性は2,3,7,8-TCDDの０．５倍から０．００１
倍のものまで多様である。2,3,7,8-TCDDの毒性を１とし
た場合のダイオキシン類の相対的な毒性値が毒性等価係
数(THF）として表されている。このTHF値を用いて重み
付けすることによってダイオキシン類の毒性の力価換算
が行われ、その換算値を毒性当量（TEQ）で表す。
【０００４】このダイオキシンと飛灰・焼却灰の究極的
な処理方法として、ガス化熔融炉が次世代のごみ焼却技
術として開発されている。ガス化熔融炉を次世代ごみ焼
却技術と位置づける根拠は１４００〜１５００℃の高温
に曝せばダイオキシンは焼き尽くされ、排ガス中のダイ
オキシン濃度は０．０１ng(TEQ)/m3Nのレベルに、灰分
はダイオキシンを含まず且つ有害重金属を溶出しない熔
融スラグになるから安全である。と言うものである。し
かし、この方式は処理工程が複雑であり、且つ１４００
〜１５００℃と言う過酷な温度条件下での操作を含むた
めに、炉材の寿命が短かかったり、また除塵工程でのde
novo合成を避けるために排ガス温度を下げ、その後NOx
を除去するために排ガス温度を上げると言った無駄な操
作を行なっている。 その対応のために建設費のみなら
ず維持管理費も高くつき、見かけ以上にコスト高にな
る。また高いコストをかけて処理したにもかかわらずそ
の生成物である熔融スラグは依然として廃棄物扱いでし
かないと言う問題も残されている。
な処理方法として、ガス化熔融炉が次世代のごみ焼却技
術として開発されている。ガス化熔融炉を次世代ごみ焼
却技術と位置づける根拠は１４００〜１５００℃の高温
に曝せばダイオキシンは焼き尽くされ、排ガス中のダイ
オキシン濃度は０．０１ng(TEQ)/m3Nのレベルに、灰分
はダイオキシンを含まず且つ有害重金属を溶出しない熔
融スラグになるから安全である。と言うものである。し
かし、この方式は処理工程が複雑であり、且つ１４００
〜１５００℃と言う過酷な温度条件下での操作を含むた
めに、炉材の寿命が短かかったり、また除塵工程でのde
novo合成を避けるために排ガス温度を下げ、その後NOx
を除去するために排ガス温度を上げると言った無駄な操
作を行なっている。 その対応のために建設費のみなら
ず維持管理費も高くつき、見かけ以上にコスト高にな
る。また高いコストをかけて処理したにもかかわらずそ
の生成物である熔融スラグは依然として廃棄物扱いでし
かないと言う問題も残されている。
【０００５】一方、近年、セメント業界では飛灰・焼却
灰を引き取ってセメントの原材料にしょうという動きが
見られるが、飛灰・焼却灰の熔融処理はごみ処理プラン
トの中で自己完結的に小規模に処理するのでなく、この
セメント製造業者にセメント原材料として引き取って貰
って１４５０℃のセメントキルンの中で処理して貰うの
が安価で、また国民経済的にも最も合理的な方法である
と考えられる。
灰を引き取ってセメントの原材料にしょうという動きが
見られるが、飛灰・焼却灰の熔融処理はごみ処理プラン
トの中で自己完結的に小規模に処理するのでなく、この
セメント製造業者にセメント原材料として引き取って貰
って１４５０℃のセメントキルンの中で処理して貰うの
が安価で、また国民経済的にも最も合理的な方法である
と考えられる。
【０００６】また、近年ごみを厄介な廃棄物からエネル
ギ−資源として見直そうと言う動きがあるが、その際の
最大の問題点はごみから発生するHClがボイラ効率向上
の妨げになっていることである。
ギ−資源として見直そうと言う動きがあるが、その際の
最大の問題点はごみから発生するHClがボイラ効率向上
の妨げになっていることである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、低コストで
ダイオキシン等の環境に有害な物質の発生を抑制しつ
つ、ごみをエネルギ−資源として有効に利用することを
目的とする。
ダイオキシン等の環境に有害な物質の発生を抑制しつ
つ、ごみをエネルギ−資源として有効に利用することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は焼却炉におけ
るダイオキシン生成メカニズムを研究する中で、炉内の
HCl濃度がダイオキシンの生成に大きく影響しているこ
と、つまり、 [ダイオキシンの生成量] ∝ [ HCl濃度 ]2 〜 3 の関係を見出した。 仮に、炉内でHCl発生後直ちにHCl
を除去し、HCl濃度を１／１０にすればダイオキシンの
発生量は１／１００〜１／１０００になる。
るダイオキシン生成メカニズムを研究する中で、炉内の
HCl濃度がダイオキシンの生成に大きく影響しているこ
と、つまり、 [ダイオキシンの生成量] ∝ [ HCl濃度 ]2 〜 3 の関係を見出した。 仮に、炉内でHCl発生後直ちにHCl
を除去し、HCl濃度を１／１０にすればダイオキシンの
発生量は１／１００〜１／１０００になる。
【０００９】ガス化熔融炉法ではダイオキシン抑制は１
４００〜１５００℃と言う過酷な温度条件下で強引に焼
き尽くすことによって、ようやく０．０１ng(TEQ)/m3N
のレベルが達成されるが、本発明者の研究によると極く
普通の焼却炉において炉内のHCl濃度を迅速に１／１０
にするだけの方法で、ダイオキシン排出量は１ ng(TEQ)
/m3Nのレベルにあったものを０．０１〜０．００１ng(T
EQ)/m3N のレベルにすることが可能であることを見出し
た。炉内のHCl濃度を下げるには、炉内にアルカリ性物
質（重炭酸ソ−ダ、炭酸ソ−ダ、天然ソ−ダ、苛性ソ−
ダ、重炭酸カリ、炭酸カリ、カ性カリ、生石灰、消石灰
など）を吹き込んでHClをNaCl、KCl、CaCl2等として固
定する方法が考えられる。この方法の問題点はNaClの融
点（800.4℃）、KClの融点（776℃）、CaCl2の熱安定性
（400℃以上で不安定）の制約を受けるために、アルカ
リ物質がNa、K系であるときは炉温は750℃以下でなけれ
ばならないし、Ca系であるときは400℃以下でなければ
ならない。、そこで、本発明者はごみ焼却炉の構造を炉
温が750℃以下の熱分解部と炉温が800℃以上の主燃焼部
に分けることとし、750℃以下の熱分解部にアルカリ性
物質を存在させて酸性ガスを除去する方法を考え、本発
明を完成するに到った。
４００〜１５００℃と言う過酷な温度条件下で強引に焼
き尽くすことによって、ようやく０．０１ng(TEQ)/m3N
のレベルが達成されるが、本発明者の研究によると極く
普通の焼却炉において炉内のHCl濃度を迅速に１／１０
にするだけの方法で、ダイオキシン排出量は１ ng(TEQ)
/m3Nのレベルにあったものを０．０１〜０．００１ng(T
EQ)/m3N のレベルにすることが可能であることを見出し
た。炉内のHCl濃度を下げるには、炉内にアルカリ性物
質（重炭酸ソ−ダ、炭酸ソ−ダ、天然ソ−ダ、苛性ソ−
ダ、重炭酸カリ、炭酸カリ、カ性カリ、生石灰、消石灰
など）を吹き込んでHClをNaCl、KCl、CaCl2等として固
定する方法が考えられる。この方法の問題点はNaClの融
点（800.4℃）、KClの融点（776℃）、CaCl2の熱安定性
（400℃以上で不安定）の制約を受けるために、アルカ
リ物質がNa、K系であるときは炉温は750℃以下でなけれ
ばならないし、Ca系であるときは400℃以下でなければ
ならない。、そこで、本発明者はごみ焼却炉の構造を炉
温が750℃以下の熱分解部と炉温が800℃以上の主燃焼部
に分けることとし、750℃以下の熱分解部にアルカリ性
物質を存在させて酸性ガスを除去する方法を考え、本発
明を完成するに到った。
【００１０】即ち、本発明は、熱分解炉において、アル
カリ性物質の存在下にごみを３５０〜７５０℃で熱分解
して、熱分解時に生じる酸性ガスをアルカリ塩として固
定しながら分解ガスを生成せしめ、次いで分解ガス中の
アルカリ塩及び熱分解残滓を固形分として除去して、得
られるクリ−ンガス成分は燃料用ガスとして利用し、当
該除去された固形分はアルカリ塩を除去したのち工業用
固形原料として利用することを特徴とするごみの資源化
方法である。
カリ性物質の存在下にごみを３５０〜７５０℃で熱分解
して、熱分解時に生じる酸性ガスをアルカリ塩として固
定しながら分解ガスを生成せしめ、次いで分解ガス中の
アルカリ塩及び熱分解残滓を固形分として除去して、得
られるクリ−ンガス成分は燃料用ガスとして利用し、当
該除去された固形分はアルカリ塩を除去したのち工業用
固形原料として利用することを特徴とするごみの資源化
方法である。
【００１１】本発明によれば、ごみをHClや硫黄分等を
含まないクリ−ンな熱分解ガスと固形分（熱分解残滓と
アルカリ塩からなる）に転換する。そして、クリ−ンな
熱分解ガスは発電ボイラに導いて高効率で電力に転換
し、固形分は水洗により塩化物（NaCl、KCl、CaCl2）を
除去した後、セメントや高炉の原材料として利用しう
る。 クリ−ンガスを燃料とする発電ボイラではダイオ
キシンも煤塵も全く発生しないし、また熱分解炉内では
HClの濃度が低く、且つ例えば高温集塵機の温度がde no
vo合成温度域から大幅にずれているためにダイオキシン
が合成されることはない。そのため、高温集塵機等で回
収した固形分にもダイオキシンは殆ど含まれていない。
含まないクリ−ンな熱分解ガスと固形分（熱分解残滓と
アルカリ塩からなる）に転換する。そして、クリ−ンな
熱分解ガスは発電ボイラに導いて高効率で電力に転換
し、固形分は水洗により塩化物（NaCl、KCl、CaCl2）を
除去した後、セメントや高炉の原材料として利用しう
る。 クリ−ンガスを燃料とする発電ボイラではダイオ
キシンも煤塵も全く発生しないし、また熱分解炉内では
HClの濃度が低く、且つ例えば高温集塵機の温度がde no
vo合成温度域から大幅にずれているためにダイオキシン
が合成されることはない。そのため、高温集塵機等で回
収した固形分にもダイオキシンは殆ど含まれていない。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明において、熱分解利用の対
象となるごみとしては、一般の都市ごみや産業廃棄物な
どが広く適用できる。具体的なごみの種類としては厨
芥、食品残飯、塵埃、繊維類、紙類、草木、プラスチッ
ク類、汚泥、廃油、鉱物、硝子や陶器等のセラミックス
等である。
象となるごみとしては、一般の都市ごみや産業廃棄物な
どが広く適用できる。具体的なごみの種類としては厨
芥、食品残飯、塵埃、繊維類、紙類、草木、プラスチッ
ク類、汚泥、廃油、鉱物、硝子や陶器等のセラミックス
等である。
【００１３】これらごみを熱分解炉で分解するに際して
は、あらかじめ一般に用いられる破砕機等を用いて細片
化、粒状化し、調整槽で均一化しておくことが好まし
い。
は、あらかじめ一般に用いられる破砕機等を用いて細片
化、粒状化し、調整槽で均一化しておくことが好まし
い。
【００１４】本発明に使用するアルカリ性物質として
は、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリ
ウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウ
ム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウム等のアルカリ
性を示すアルカリ金属の炭酸塩、水酸化物、酸化物が利
用できる。
は、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリ
ウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウ
ム、酸化カルシウム及び水酸化カルシウム等のアルカリ
性を示すアルカリ金属の炭酸塩、水酸化物、酸化物が利
用できる。
【００１５】これらは単独でのみならず、数種混合して
用いても良く、更に、これらを含む鉱物資源、例えば石
灰石、ドロマイト、天然ソーダなどを利用することは極
めて有益である。
用いても良く、更に、これらを含む鉱物資源、例えば石
灰石、ドロマイト、天然ソーダなどを利用することは極
めて有益である。
【００１６】本発明において、ごみを熱分解する方法及
びその装置は特に制限されないが、代表的には例えば、
キルン方式、流動床方式が主として用いられる。また、
加熱方式には間接加熱方式と炉内での部分燃焼方式があ
るが、装置の構造、操作の簡便性の点で、キルン、流動
床の何れの場合にも部分燃焼方式が適している。
びその装置は特に制限されないが、代表的には例えば、
キルン方式、流動床方式が主として用いられる。また、
加熱方式には間接加熱方式と炉内での部分燃焼方式があ
るが、装置の構造、操作の簡便性の点で、キルン、流動
床の何れの場合にも部分燃焼方式が適している。
【００１７】流動床炉は炉内温度を均一にし、且つ炉内
に吹き込んだ少量のアルカリ性物質と熱分解ガスとの接
触をよくしてHCl等の除去率を上げる点で最も適してい
る。
に吹き込んだ少量のアルカリ性物質と熱分解ガスとの接
触をよくしてHCl等の除去率を上げる点で最も適してい
る。
【００１８】熱分解をするときの温度は、３５０〜７５
０℃とすることが必須である。Na系、K系のアルカリ性
物質を８００℃以上の通常の焼却炉の中に吹き込むと、
熔融したNaClやKClが炉材の表面に付着し、炉材のSiO2
成分と反応して炉材を浸食する。この浸食による炉材の
損傷は炉温が高くなるほど、また、アルカリ性物質の吹
き込み量が多くなるほど大きくなる。したがって８００
℃以上で操業している通常の焼却炉にアルカリ物質を吹
き込む方法でのダイオキシン抑制値は０．０１ng(TEQ)/
m3N近辺が限界ではないかと推察される。これに対し
て、操作温度が７５０℃以下の熱分解炉では炉材が損傷
する心配がなく、HCl等の除去操作がやりやすく、炉内
のHCl濃度を1０数ppm近辺にまで下げることが可能とな
る。他方、熱分解残滓をセメント、高炉の原材料にする
ためには塩素分を除去しなければならないが、熱分解炉
の操作温度が低くなるとチャ−に残る有機性の塩素分、
つまり水洗で除去出来ない塩素分が多くなり、またチャ
−の量も多くなる。
０℃とすることが必須である。Na系、K系のアルカリ性
物質を８００℃以上の通常の焼却炉の中に吹き込むと、
熔融したNaClやKClが炉材の表面に付着し、炉材のSiO2
成分と反応して炉材を浸食する。この浸食による炉材の
損傷は炉温が高くなるほど、また、アルカリ性物質の吹
き込み量が多くなるほど大きくなる。したがって８００
℃以上で操業している通常の焼却炉にアルカリ物質を吹
き込む方法でのダイオキシン抑制値は０．０１ng(TEQ)/
m3N近辺が限界ではないかと推察される。これに対し
て、操作温度が７５０℃以下の熱分解炉では炉材が損傷
する心配がなく、HCl等の除去操作がやりやすく、炉内
のHCl濃度を1０数ppm近辺にまで下げることが可能とな
る。他方、熱分解残滓をセメント、高炉の原材料にする
ためには塩素分を除去しなければならないが、熱分解炉
の操作温度が低くなるとチャ−に残る有機性の塩素分、
つまり水洗で除去出来ない塩素分が多くなり、またチャ
−の量も多くなる。
【００１９】従って、熱分解炉の操作温度は出来るだけ
高くし、有機性塩素分を少なく、且つチャ−を出来るだ
け少なくすることが好ましい。以上の事情から好ましい
熱分解温度は３５０〜７５０℃。より好ましくは、５０
０〜７００℃である。尚、６００℃の熱分解温度では熱
分解残滓中の不溶性の有機性塩素量はごみに含まれる有
機性塩素分の1％以下である。
高くし、有機性塩素分を少なく、且つチャ−を出来るだ
け少なくすることが好ましい。以上の事情から好ましい
熱分解温度は３５０〜７５０℃。より好ましくは、５０
０〜７００℃である。尚、６００℃の熱分解温度では熱
分解残滓中の不溶性の有機性塩素量はごみに含まれる有
機性塩素分の1％以下である。
【００２０】本発明においては、ごみの分解とともに発
生する酸性ガスがアルカリ塩として固定されるように、
分解時にアルカリ性物質が存在することが必須である
が、その手段は特に限定されない。代表的には、熱分解
炉中に粉末状のアルカリ性物質をエアロゾルとして吹き
込む方法、予めごみと混合しておく方法、流動床の流動
媒体に添加する方法等が採用される。
生する酸性ガスがアルカリ塩として固定されるように、
分解時にアルカリ性物質が存在することが必須である
が、その手段は特に限定されない。代表的には、熱分解
炉中に粉末状のアルカリ性物質をエアロゾルとして吹き
込む方法、予めごみと混合しておく方法、流動床の流動
媒体に添加する方法等が採用される。
【００２１】流動床炉の流動媒体としては通常、砂（珪
砂）を用いているが、熱分解操作温度が高くなると、 S
iO2とNa系（K系）物質は、下記（１）、（２）式で示す
様な反応を起こす。その結果、流動床の固結トラブルと
かHCl等の除去率の低下を引き起こす傾向にある。
砂）を用いているが、熱分解操作温度が高くなると、 S
iO2とNa系（K系）物質は、下記（１）、（２）式で示す
様な反応を起こす。その結果、流動床の固結トラブルと
かHCl等の除去率の低下を引き起こす傾向にある。
【００２２】 2 NaCl ＋ SiO2 ＋ H2O ＝ Na2SiO3 ＋ 2 HCl (1) Na2CO3 ＋ SiO2 ＝ Na2SiO3 ＋CO2 (2) 従って、砂（珪砂）を石灰石粒に置き換えることによっ
て、これらのトラブルを避けることが出来、極めて好ま
しい。また熱分解炉内で発生したHCl、SO2は吹き込んだ
アルカリと反応すると同時に流動媒体の石灰石とも下記
（３）式、（４）式のように反応する。 CaCO3 ＋ SO2 ＋ 1/2 O2 ＝ CaSO4 + CO2 (3) CaCO3 ＋ 2 HCl ＝ CaCl2 ＋ CO2 ＋ H2O (4) 上記（３）、（４）式の反応を起こさせるには純粋なCa
CO3 よりもMgを含んだドロマイトの方より好ましい。
て、これらのトラブルを避けることが出来、極めて好ま
しい。また熱分解炉内で発生したHCl、SO2は吹き込んだ
アルカリと反応すると同時に流動媒体の石灰石とも下記
（３）式、（４）式のように反応する。 CaCO3 ＋ SO2 ＋ 1/2 O2 ＝ CaSO4 + CO2 (3) CaCO3 ＋ 2 HCl ＝ CaCl2 ＋ CO2 ＋ H2O (4) 上記（３）、（４）式の反応を起こさせるには純粋なCa
CO3 よりもMgを含んだドロマイトの方より好ましい。
【００２３】熱分解炉で分解され生じる分解ガス中に
は、熱分解残滓並びに酸性ガスと反応して生成したアル
カリ塩が含まれているので、これらを固形分として除去
しなければならない。
は、熱分解残滓並びに酸性ガスと反応して生成したアル
カリ塩が含まれているので、これらを固形分として除去
しなければならない。
【００２４】除去する手段は特に制限はないが、例えば
サイクロンとセラミックフィルタ−を組み込んだ高温集
塵機を組み合わせた方法がある。固形分の除去時の温度
は特に限定されないが、エネルギー効率の観点からは、
熱分解温度とほぼ同じ温度の高温で処理することが好ま
しい。
サイクロンとセラミックフィルタ−を組み込んだ高温集
塵機を組み合わせた方法がある。固形分の除去時の温度
は特に限定されないが、エネルギー効率の観点からは、
熱分解温度とほぼ同じ温度の高温で処理することが好ま
しい。
【００２５】熱分解炉内はHCl濃度が低く且つde novo合
成温度域よりも高いために熱分解ガス及び熱分解残滓に
ダイオキシンが含まれることはない。熱分解ガスから除
去された固形分は、主として熱分解残滓並びに酸性ガス
とアルカリ物質が反応して生成したアルカリ塩からな
る。当該固形分を工業用固形原料として利用するために
は、有害な塩化アルカリ等のアルカリ塩を除去する必要
がある。
成温度域よりも高いために熱分解ガス及び熱分解残滓に
ダイオキシンが含まれることはない。熱分解ガスから除
去された固形分は、主として熱分解残滓並びに酸性ガス
とアルカリ物質が反応して生成したアルカリ塩からな
る。当該固形分を工業用固形原料として利用するために
は、有害な塩化アルカリ等のアルカリ塩を除去する必要
がある。
【００２６】アルカリ塩の除去方法は特に限定はない
が、アルカリ塩は一般に水溶性であるので、水洗により
取り除くことが出来る。水洗の方法も何んら制限が無く
適宜条件を設定して実施すれば良い。
が、アルカリ塩は一般に水溶性であるので、水洗により
取り除くことが出来る。水洗の方法も何んら制限が無く
適宜条件を設定して実施すれば良い。
【００２７】アルカリ塩を除去した本発明の固形分は、
チャ−と灰を含んでいるので、例えば、セメントや高炉
用の原材料に利用できる。
チャ−と灰を含んでいるので、例えば、セメントや高炉
用の原材料に利用できる。
【００２８】以上の説明は集塵機等で回収される固形分
（飛灰）の処理についてのものであるが、熱分解炉底か
ら回収される主灰については、酸化されていない金属類
を資源として回収した後、残りの固体部分を上記飛灰と
同様に処理することが可能である。
（飛灰）の処理についてのものであるが、熱分解炉底か
ら回収される主灰については、酸化されていない金属類
を資源として回収した後、残りの固体部分を上記飛灰と
同様に処理することが可能である。
【００２９】本発明を図１に示すブロック図でもって２
００ton/dayのごみ処理量の場合について具体的に説明
するが、この説明に何ら制限されるものではない。
００ton/dayのごみ処理量の場合について具体的に説明
するが、この説明に何ら制限されるものではない。
【００３０】Ａはごみ調整槽、Ｂは流動層熱分解炉（炉
内温度：600℃）、Ｃはサイクロン、Ｄは高温集塵機
（セラミックフィルタ−）、Ｅは分解ガス燃焼ボイラ
（炉内温度：850℃、蒸気温度：500℃、蒸気圧力：20MP
a）、Ｆはソ−ダ灰貯槽、Ｇは固形分（熱分解残滓、NaC
l等）のホッパ、Ｈは石灰石（流動媒体）ホッパをそれ
ぞれ示す。
内温度：600℃）、Ｃはサイクロン、Ｄは高温集塵機
（セラミックフィルタ−）、Ｅは分解ガス燃焼ボイラ
（炉内温度：850℃、蒸気温度：500℃、蒸気圧力：20MP
a）、Ｆはソ−ダ灰貯槽、Ｇは固形分（熱分解残滓、NaC
l等）のホッパ、Ｈは石灰石（流動媒体）ホッパをそれ
ぞれ示す。
【００３１】分解対象のごみ、燃焼用空気等の供給量、
分解ガス等の発生量やその化学組成については以下の通
りである。 ごみ（ごみ供給量：8.34t/h、水分：3.50t/h、灰分：
0.458t/h、可燃分：4.376t/h(内有機性塩素：0.038t/
h)、低位発熱量：2100 kcal/kg） 部分燃焼用空気（9.40km3N/h） 熱分解ガス（11.59km3N/h、600℃, HCl：15ppm） 燃焼用空気（19.95km3N/h） 排ガス（31.54km3N/h、200℃、HCl：8.5ppm、SOx：６
ppm、 ダイオキシン：0.001ng（TEQ）/m3N以下） 固形分（ 灰：0.46t/h、チャ−：0.216t/h、石灰石：
0.152t/h、 NaCl：0.062t/h、Na2SO4：0.022t/h、
炭酸ソ−ダ：0.01t/h） 炭酸ソ−ダ（0.084t/h） 図1のフロ−から明らかなように、本発明方法はガス化
熔融方式に比べて、仕組みが極めて単純である。その分
処理コストが大幅に安い。また従来のごみ焼却方式と比
べると、燃焼工程が低温部（熱分解部）と高温部（主燃
焼部）の二段に分かれていて、HClや硫黄分等の除去を
低温部（熱分解部）で行う点で、仕組みがやや複雑では
あるが、従来のごみ焼却方式では厨芥に含まれるNaClの
ために受けていた炉材の損傷と補修の手間が大幅に減る
ために、処理コストはあまり差がない。一方ダイオキシ
ン、HCl、SOxの環境への排出量が極めて低く、エネルギ
−回収効率（発電効率：３０％以上）が高いのが本発明
の特徴である。
分解ガス等の発生量やその化学組成については以下の通
りである。 ごみ（ごみ供給量：8.34t/h、水分：3.50t/h、灰分：
0.458t/h、可燃分：4.376t/h(内有機性塩素：0.038t/
h)、低位発熱量：2100 kcal/kg） 部分燃焼用空気（9.40km3N/h） 熱分解ガス（11.59km3N/h、600℃, HCl：15ppm） 燃焼用空気（19.95km3N/h） 排ガス（31.54km3N/h、200℃、HCl：8.5ppm、SOx：６
ppm、 ダイオキシン：0.001ng（TEQ）/m3N以下） 固形分（ 灰：0.46t/h、チャ−：0.216t/h、石灰石：
0.152t/h、 NaCl：0.062t/h、Na2SO4：0.022t/h、
炭酸ソ−ダ：0.01t/h） 炭酸ソ−ダ（0.084t/h） 図1のフロ−から明らかなように、本発明方法はガス化
熔融方式に比べて、仕組みが極めて単純である。その分
処理コストが大幅に安い。また従来のごみ焼却方式と比
べると、燃焼工程が低温部（熱分解部）と高温部（主燃
焼部）の二段に分かれていて、HClや硫黄分等の除去を
低温部（熱分解部）で行う点で、仕組みがやや複雑では
あるが、従来のごみ焼却方式では厨芥に含まれるNaClの
ために受けていた炉材の損傷と補修の手間が大幅に減る
ために、処理コストはあまり差がない。一方ダイオキシ
ン、HCl、SOxの環境への排出量が極めて低く、エネルギ
−回収効率（発電効率：３０％以上）が高いのが本発明
の特徴である。
【００３２】
【実施例】実施例１ 内径３００mm、高さ１０００mmのスティンレス製の外部
加熱ヒ−タ付き流動床反応器を用いて、５００μmの珪
砂を流動媒体とし、約５mmの大きさに砕いたＲＤＦ（ペ
レット状成形ごみ、Cl含有率：0.85%）（供給速度：80g
/min）、炭酸ソ−ダ（供給速度：1.4g/min）、空気（供
給速度：0.15m3N/min）、窒素ガス（供給速度：0.10m3N
/min）、水（供給速度：60g/min）を流動床反応器に供
給しながら６００℃（流動媒体の温度）で７０分間反応
させた。分解ガスはセラミックフィルタ−を通して、固
形物を除去した後、ガラス製の水冷冷却器に導き、その
後水を入れたガス洗浄瓶に導いて酸性ガスを水に吸収さ
せた。この吸収液をNaOHとAgNO3の規定液で滴定し、HCl
とセラミックフィルタ−をリ−クしたNaClの量を測定し
た。また流動床反応器を自然冷却させた後、流動媒体
（珪砂）を取り出し、セラミックフィルタ−に付着した
煤塵と共に重量を秤り、水洗後２５０℃で３時間乾燥さ
せた後再び重量を秤った。その差をNa塩の量とした。ま
た水洗により溶出したNaClとNa2CO3の量を測定した。水
洗後２５０℃で３時間乾燥させた流動媒体を８００℃で
２時間通気処理して、ガス中のHCl量を測定した。また
２時間の通気処理後に流動媒体の重量を秤った。この重
量の減少量をチャ−の生成量とした。ガス中のHCl量か
らチャ−に含まれている残存塩素量を割り出した。また
使用したRDFの可燃物量と生成したチャ−量の差からガ
ス化率を割り出した。測定結果を次に示す。
加熱ヒ−タ付き流動床反応器を用いて、５００μmの珪
砂を流動媒体とし、約５mmの大きさに砕いたＲＤＦ（ペ
レット状成形ごみ、Cl含有率：0.85%）（供給速度：80g
/min）、炭酸ソ−ダ（供給速度：1.4g/min）、空気（供
給速度：0.15m3N/min）、窒素ガス（供給速度：0.10m3N
/min）、水（供給速度：60g/min）を流動床反応器に供
給しながら６００℃（流動媒体の温度）で７０分間反応
させた。分解ガスはセラミックフィルタ−を通して、固
形物を除去した後、ガラス製の水冷冷却器に導き、その
後水を入れたガス洗浄瓶に導いて酸性ガスを水に吸収さ
せた。この吸収液をNaOHとAgNO3の規定液で滴定し、HCl
とセラミックフィルタ−をリ−クしたNaClの量を測定し
た。また流動床反応器を自然冷却させた後、流動媒体
（珪砂）を取り出し、セラミックフィルタ−に付着した
煤塵と共に重量を秤り、水洗後２５０℃で３時間乾燥さ
せた後再び重量を秤った。その差をNa塩の量とした。ま
た水洗により溶出したNaClとNa2CO3の量を測定した。水
洗後２５０℃で３時間乾燥させた流動媒体を８００℃で
２時間通気処理して、ガス中のHCl量を測定した。また
２時間の通気処理後に流動媒体の重量を秤った。この重
量の減少量をチャ−の生成量とした。ガス中のHCl量か
らチャ−に含まれている残存塩素量を割り出した。また
使用したRDFの可燃物量と生成したチャ−量の差からガ
ス化率を割り出した。測定結果を次に示す。
【００３３】 チャ−の生成率 ： ７．６％ ガス化率 ： ９２．４% チャ−中の塩素残存率 ： １% 分解ガス中のHCl濃度 ： １２ppm 同様の実験を温度を上げて行ったところ、流動床温度が
760℃以上では、流動媒体の固結のために流動状態が不
安定になり、実験継続が困難となった。
760℃以上では、流動媒体の固結のために流動状態が不
安定になり、実験継続が困難となった。
【００３４】
【発明の効果】炉内で発生したHClを発生直後に除去し
て、HCl濃度を１／１０にすることができればダイオキ
シンの発生量は１／１００〜１／１０００になると言う
ことを本発明者は基礎研究の結果見出した。この原理を
工業化するためにはHCl除去剤であるアルカリ物質を炉
内に吹き込まねばならないが、通常の焼却炉では炉内温
度が８００℃以上であるためにNa系、K系のアルカリ剤
の熔融によるトラブルが発生しないように細心の注意を
払いながらHClを除去しなければならないので、理想的
なダイオキシン抑制を達成することは困難である。
て、HCl濃度を１／１０にすることができればダイオキ
シンの発生量は１／１００〜１／１０００になると言う
ことを本発明者は基礎研究の結果見出した。この原理を
工業化するためにはHCl除去剤であるアルカリ物質を炉
内に吹き込まねばならないが、通常の焼却炉では炉内温
度が８００℃以上であるためにNa系、K系のアルカリ剤
の熔融によるトラブルが発生しないように細心の注意を
払いながらHClを除去しなければならないので、理想的
なダイオキシン抑制を達成することは困難である。
【００３５】そこで炉内温度の低い熱分解炉の中にNa
系、K系のアルカリ物質を吹き込み、HClを塩化アルカリ
として固定した後、高温除塵装置等を通してHClを含ま
ないクリ−ンガスと固形分に分けてクリ−ンガスを発電
ボイラに導き、高効率発電を行う。発電ボイラ排ガス中
のHClの濃度は高々数ppm程度であり、且つダイオキシン
合成触媒になる飛灰が存在しないために、発電ボイラの
排ガス中のダイオキシン濃度は０．００１ng(TEQ)/m3N
以下となる。一方、固形物は水洗等でアルカリ塩を除去
した後、セメントや高炉の原材料として利用しうる。本
方式はガス化溶融炉方式よりも工程が単純である分、装
置建設費、維持管理費共に安価である。そしてダイオキ
シン、HCl、硫黄分、灰が同時に処理できる。
系、K系のアルカリ物質を吹き込み、HClを塩化アルカリ
として固定した後、高温除塵装置等を通してHClを含ま
ないクリ−ンガスと固形分に分けてクリ−ンガスを発電
ボイラに導き、高効率発電を行う。発電ボイラ排ガス中
のHClの濃度は高々数ppm程度であり、且つダイオキシン
合成触媒になる飛灰が存在しないために、発電ボイラの
排ガス中のダイオキシン濃度は０．００１ng(TEQ)/m3N
以下となる。一方、固形物は水洗等でアルカリ塩を除去
した後、セメントや高炉の原材料として利用しうる。本
方式はガス化溶融炉方式よりも工程が単純である分、装
置建設費、維持管理費共に安価である。そしてダイオキ
シン、HCl、硫黄分、灰が同時に処理できる。
【００３６】しかも、クリーンガス中のHCl濃度が高々
数ppmであるために、２０MPa、５００℃の過熱蒸気を発
生させて３０％以上の高い効率で発電することが可能で
ある。本発明方法は限りなくゼロエミッションに近い、
クリ−ンなごみ処理技術であり、且つ高効率エネルギ−
生産を目指す、21世紀のごみ処理技術に相応する画期的
な技術である。
数ppmであるために、２０MPa、５００℃の過熱蒸気を発
生させて３０％以上の高い効率で発電することが可能で
ある。本発明方法は限りなくゼロエミッションに近い、
クリ−ンなごみ処理技術であり、且つ高効率エネルギ−
生産を目指す、21世紀のごみ処理技術に相応する画期的
な技術である。
【図１】本図は、本発明を具体的に説明するブロック図
である。
である。
Ａ・・調整槽 Ｂ・・流動層式熱分解炉 Ｃ・・サイクロン Ｄ・・高温集塵機（セラミックフィルタ−） Ｅ・・分解ガス燃焼ボイラ Ｆ・・ソ−ダ灰貯槽 ・・ごみ ・・部分燃焼用空気 ・・熱分解ガス ・・燃焼用空気 ・・排ガス ・・固形分 ・・炭酸ソ−ダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｋ 1/02 Ｃ１０Ｋ 1/20 1/20 Ｃ１０Ｌ 5/46 ＺＡＢ Ｃ１０Ｌ 5/46 ＺＡＢ 5/48 5/48 Ｆ２３Ｇ 5/027 ＺＡＢＢ // Ｆ２３Ｇ 5/027 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AB02 AC01 BA01 EA01 4D004 AA01 AA46 BA02 BA03 CA04 CA12 CA24 CB02 CB09 CB31 CC12 DA03 DA06 4H015 AA01 AA02 AA12 AA13 AA17 AA25 AA28 AB01 AB07 BA05 BA08 BA12 BB03 BB11 CB01 4H060 BB03 BB04 BB22 BB25 DD11 DD13 DD24 FF03 GG08
Claims (5)
- 【請求項１】 熱分解炉において、アルカリ性物質の存
在下にごみを３５０〜７５０℃で熱分解して、熱分解時
に生じる酸性ガス成分をアルカリ塩として固定しながら
分解ガスを生成せしめ、次いで分解ガス中のアルカリ塩
及び熱分解残滓を固形分として除去して、得られるクリ
−ンガス成分は燃料用ガスとして利用し、当該除去され
た固形分はアルカリ塩を除去したのち工業用固形原料と
して利用することを特徴とするごみのエネルギー資源化
方法。 - 【請求項２】 固形分を、高温集塵機で除去することを
特徴とする請求項１記載のごみのエネルギー資源化方
法。 - 【請求項３】 アルカリ性物質が、重炭酸ナトリウム、
炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、重炭酸カリウム、
炭酸カリウム、水酸化カリウム、酸化カルシウム、水酸
化カルシウム、石灰石、ドロマイト、及び天然ソーダか
らなる群より選ばれた少なくとも一種のアルカリ性物質
であることを特徴とする請求項１又は２記載のごみのエ
ネルギー資源化方法。 - 【請求項４】 熱分解炉が、部分燃焼方式の流動床熱分
解炉であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の
ごみのエネルギー資源化方法。 - 【請求項５】 流動媒体が石灰石であることを特徴とす
る請求項４記載のごみのエネルギー資源化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000362319A JP2002161282A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 環境に優しいごみのエネルギ−資源化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000362319A JP2002161282A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 環境に優しいごみのエネルギ−資源化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002161282A true JP2002161282A (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=18833618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000362319A Pending JP2002161282A (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 環境に優しいごみのエネルギ−資源化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002161282A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002274900A (ja) * | 2001-03-14 | 2002-09-25 | Taiheiyo Cement Corp | セメント原料化方法およびその原料 |
| JP2015218929A (ja) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 流動床炉の運転方法及び流動床炉 |
| RU2659924C1 (ru) * | 2017-09-08 | 2018-07-04 | Юрий Михайлович Микляев | Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающий комплекс для его осуществления |
| CN113883528A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-04 | 西安西热锅炉环保工程有限公司 | 一种基于煤粉锅炉的多源废弃物处置系统及方法 |
| CN114433140A (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 生物焦气化催化剂和生物焦催化原料 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09145031A (ja) * | 1995-11-20 | 1997-06-06 | Ebara Corp | 固形廃棄物の燃焼方法 |
| JPH10169935A (ja) * | 1996-12-12 | 1998-06-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 廃棄物のガス化溶融処理方法及び装置 |
| JPH11125410A (ja) * | 1997-10-21 | 1999-05-11 | Tsukishima Kikai Co Ltd | 有機物を含有する廃棄物の熱分解溶融方法とその装置 |
| JPH11325425A (ja) * | 1998-05-15 | 1999-11-26 | Tsukishima Kikai Co Ltd | 廃棄物の処理方法および処理装置 |
-
2000
- 2000-11-29 JP JP2000362319A patent/JP2002161282A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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| JP4549559B2 (ja) * | 2001-03-14 | 2010-09-22 | 太平洋セメント株式会社 | セメント原料化方法およびその原料 |
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| CN113883528A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-04 | 西安西热锅炉环保工程有限公司 | 一种基于煤粉锅炉的多源废弃物处置系统及方法 |
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