JP2003095629A - 有機系廃棄物より有価物を製造する方法とそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 需要の変動に応じて品種の選択及び同時に多
品種の製造が可能で、かつ特別に新たなエネルギを要さ
ずに簡素なシステムで賦活処理して活性炭化物を容易に
製造出来る賦活工程、賦活装置を具備した有価物製造方
法及びそのシステムを提供する。 【解決手段】 外被側より供給される間接加熱により汚
泥等有機系廃棄物より炭化物と熱分解ガスの製造を行う
炭化装置５と、該炭化物を熱分解ガスと一次空気で灰溶
融してスラグ粒塊物を製造するスラグ粒塊物製造装置１
０と、灰溶融後の熱分解ガスを一次空気若しくは必要に
応じて二次空気を投入して燃焼排ガスを製造する二次燃
焼室１３と、二次燃焼室から得られた燃焼排ガスと前記
炭化装置より取り出した炭化物を賦活処理して吸着性能
の高い活性炭化物を製造する賦活装置７と、を備え、前
記スラグ粒塊物製造装置と賦活装置への炭化物への供給
が選択的若しくは並行して行われる選択的搬送部を備え
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥、し渣、
都市ゴミ、産業廃棄物等の有機系廃棄物を原料として、
吸着性能の高い活性炭化物とともにスラグ粒塊物等の有
価物を製造する方法とそのシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、汚泥等の有機系廃棄物から乾
燥物、炭化物、溶融スラグを得る方法としては、それぞ
れ別個な処理システムが考案されており、汚泥等の有機
系廃棄物から乾燥物、炭化物、スラグ粒塊物等の多品種
の資源化製品を同時に取り出すニーズに対しては、各設
備が別個に必要となっていて、その製造も個別に行って
いた。

【０００３】ここで、各資源化製品の有効利用方法とし
ては、乾燥物は、コンポスト添加物やコンポスト代替品
に、炭化物は代替燃料や吸着剤やコンポスト添加物に、
更にスラグ粒塊物は、上・下層路盤材やアスファルト混
合物等の道路用砕石やコンクリート骨材として適用する
ものである。

【０００４】また、これら多品種の資源化製品を同時に
取り出す背景には、例えばコンポスト添加物等として緑
農地に利用する場合、需要に季節変動があり、季節によ
って余剰分が発生することが考えられ、緑農地に利用で
きない時期はスラグ粒塊物として建設資材に使用するニ
ーズがあるためである。更に一つの有効利用形態による
と経年的な周辺環事情の変化（例えば緑農地への有効利
用が困難になった等）に対応することができない場合が
想定される。

【０００５】このような、乾燥物、炭化物、スラグ粒塊
物を取り出す設備の一例について、図５を参照しながら
説明する。この設備は、汚泥ホッパ３、圧送ポンプ４、
乾燥機７０、乾燥物ホッパ７１、乾燥物シールコンベヤ
７２、炭化炉７３、シールコンベヤ６、改質設備７、炭
化物ホッパ８、炭化物供給機９、溶融炉１０、酸化剤供
給装置２０、二次燃焼室１３、結晶化コンベヤ１１、ス
ラグホッパ１２および排ガス処理設備等の主要機器で構
成されている。

【０００６】かかる設備において、汚泥等有機系廃棄物
１は、圧送ポンプ４により乾燥機７０に投入後、熱源蒸
気８０により乾燥され、乾燥物として乾燥物ホッパ７１
に回収され乾燥物２６として場外搬出し有効利用また
は、炭化炉７３に供給される。一方乾燥排ガスは、ダス
タ７４、コンデンサ７５、水エゼクタ７６、脱臭炉７７
により処理される。

【０００７】また、炭化炉７３に供給された乾燥物は、
炭化され、灰分除去や賦活処理を行う改質設備７で吸着
剤や代替燃料としての価値を高めた後、炭化物２７とし
て場外搬出し有効利用、または、溶融炉１０に供給され
る。一方、炭化炉７３で発生する熱分解ガス（排ガス）
は、ガス冷却塔１６、バグフィルタ１７、排煙処理塔７
９により排ガス処理され排出される。

【０００８】更に、溶融炉１０に供給される炭化物は燃
焼されその灰分は溶融された後、結晶化コンベヤ１１で
再燃バーナ８１により温度管理を行い、結晶化度及粒塊
度を高め、スラグ粒塊物として取り出される。一方、燃
焼排ガスは、溶融炉１０で還元、二次燃焼室１３で二段
燃焼され、ＮＯｘやＣＯの同時低減を行っている。ま
た、二段燃焼後の排ガスはガス冷却塔１６、バグフィル
タ１７、排煙処理塔７９で排ガス処理後排出される。

【０００９】しかしながら、このような乾燥ケーキ、炭
化物、溶融スラグを別個に取り出す設備は、設備点数が
多く、設備運転のための維持管理費や建設費が高い。ま
た、上流の設備の能力によって、全体の能力が規定され
てしまうなど、それぞれの設備の能力のバランスが製品
の需要の変動によって、非効率的な構成になる。

【００１０】更に、溶融スラグを再加熱等の温度管理に
より結晶化度及粒塊度を高め、スラグ粒塊物とし、資源
化製品の一つとしての用途拡大を図ることはメリットが
あるものの、溶融炉における燃焼温度は約１、４００〜
１、７００℃と高温であり、この温度上昇のためのエネ
ルギー（助燃料等）が多量に必要となる。更に、結晶化
コンベヤにおける再加熱のためのエネルギー（助燃料
等）が必要で、スラグ粒塊物を得るための運転費用が嵩
む。

【００１１】更に特開２０００−２３９０１には、廃棄
物を熱分解炉で熱分解し、生成された熱分解ガスとチャ
ーを溶融炉で燃焼させて溶融スラグとして取り出す廃棄
物処理設備において、チャーと、熱分解ガス中から捕集
したダストの一方又は双方を、溶融炉からの高温ガスを
熱源とする賦活炉に活性炭原料として供給するとともに
該賦活炉に、廃熱回収により生じた水蒸気を送給して、
活性炭原料を賦活処理し、活性炭を製造する技術が開示
されている。

【００１２】かかる技術は活性炭と溶融スラグの両者を
有価物としてとりだす事が出来るために、有効な処理設
備であるが、廃棄物を熱分解炉で熱分解し、熱分解ガス
とチャーを製造する炭化炉においても外熱キルン方式の
熱分解炉を用いるという記載のみでその特定はされてお
らず、賦活炉内の活性炭原料を８００〜１０００℃の処
理条件で水蒸気で賦活処理して活性炭を得るようにする
と開示されているのみでその好ましい特定が何等なされ
ていない。ここで、賦活とはガスによる炭素の酸化反応
で炭化物の表面を侵食させることによって、炭化物の微
細孔構造をより発達させることである（活性炭基礎と応
用 第２刷 ８４ページ、炭素材料学会偏、１９７６
年、講談社）。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のこのよ
うな問題点に鑑みてなされたもので、汚泥等有機系廃棄
物を原料とする乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物等
の多品種資源化製品を、需要の変動に応じて、品種の選
択及び同時に多品種の製造が可能で、設備投資額を削減
しながら、品種ごとの能力の制約が少なく、エネルギー
を節減して製造する方法及びシステムを提供することを
目的とする。さらにまた、有機系廃棄物を乾燥炭化処理
後・炭酸ガスを含む燃焼排ガスを炭化物に直接作用させ
て、特別に新たなエネルギを要さずに、簡素なシステム
で賦活処理して吸着性能の高い活性炭化物を容易に製造
出来る賦活工程、賦活装置を具備した有価物製造方法と
そのシステムを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の有機系廃棄物よ
り有価物を製造する方法として請求項１記載の発明は、
有機系廃棄物を原料として、吸着性能の高い活性炭化物
（例えば吸着剤）とともにスラグ粒塊物等の有価物を製
造する方法において、汚泥等有機系廃棄物より炭化物と
熱分解ガスの製造を行う炭化工程と、該炭化工程により
生成した炭化物を前記熱分解ガスと一次空気で灰溶融し
て溶融スラグからスラグ粒塊物を製造するスラグ粒塊物
製造工程と、灰溶融後の熱分解ガスを一次空気若しくは
必要に応じて二次空気を投入して二次燃焼により燃焼排
ガスを製造する二次燃焼工程と、二次燃焼工程から得ら
れた炭酸ガスを含む燃焼排ガスを前記炭化工程より取り
出した炭化物に直接作用させて賦活処理して吸着性能の
高い活性炭化物（例えば吸着剤）を製造する賦活工程よ
りなり、前記スラグ粒塊物製造工程と賦活工程への炭化
物の供給が選択的若しくは並行して行われることを特徴
とする。

【００１５】前記炭化工程は例えばロータリーキルン型
の装置により行われることが好ましく、原料を乾燥する
比較的低い温度から乾燥物を加熱分解して炭化する比較
的高い温度まで加温可能で、回転数の選択で容易に滞留
時間を変化させることができ、しかも効果的な攪拌が持
続でき、発生するガス分と生成する固形分を首尾よく出
口で分離できることが必要である。また、請求項４記載
のごとく、前記炭化工程は前記燃焼排ガス若しくは前記
熱分解ガスの少なくとも一部を燃焼させて生成した高温
ガスを利用して温度帯を異ならせた乾燥ゾーンと炭化ゾ
ーンとを含むことが好ましく、これにより、廃棄物の乾
燥・炭化工程の夫々を確実に行うことができ、安定した
品質の乾燥・炭化物を回収することができる。

【００１６】前記炭化工程に投入された原料は低温度短
時間滞留で乾燥され、その後高温度長時間滞留で炭化さ
れる。乾燥物が必要な場合は乾燥工程後取り出せばよい
し、炭化物が必要な場合は更に炭化工程を続行し、その
後取り出せばよい。そして、スラグ粒塊物が必要な場合
は炭化工程における生成物をスラグ粒塊物製造工程に送
給すればよい。該生成物は乾燥物若しくは炭化物いずれ
の形態でもよい。

【００１７】前記スラグ粒塊物製造工程及び二次燃焼工
程では、前記炭化工程における生成物の他炭化の際に発
生した熱分解ガスもともに燃焼に付される。このスラグ
粒塊物製造工程及び二次燃焼工程は例えば旋回炉などで
行われることが好ましい。ここでは、固形物が燃焼して
有機物は酸化され、酸化物ガスとなり排出経路へ流れ、
含有無機物は無機酸化物若しくは無機塩などとに変化す
るが、該無機酸化物無機塩の混合体若しくは反応混合
物、いわゆる乾燥物あるいは炭化物が溶融する温度が、
前記生成物及び前記炭化工程で発生した熱分解ガスの燃
焼熱で維持される。

【００１８】また、前記スラグ粒塊物製造工程にて溶融
スラグは溶融状態で取り出されるので、従来のように再
度加熱して、（飛灰状のスラグを）溶融結晶化させて、
粒塊状の製品形態にする必要はなく、適切な冷却装置
で、適度な粒塊になるよう冷却すればよい。このとき、
灰溶融により溶融したスラグを冷却する際に、スラグ塩
基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）に応じて冷却速度を調節する
ことにより徐冷して行うか、溶融物を水中に投入するこ
とにより造粒と冷却を同時に行うことが好ましい。

【００１９】かかる発明によれば、汚泥等有機系廃棄物
を原料とする乾燥物、炭化物（若しくはスラグ粒塊物等
の多品種資源化製品を、需要の変動に応じて、品種の選
択及び同時に多品種の製造が可能で、設備投資額を削減
しながら、品種ごとの能力の制約が少なく、エネルギー
を節減して製造することができる。

【００２０】請求項２記載の発明は、前記賦活工程が、
賦活温度が８００〜９５０℃、Ｏ_２濃度は１〜５％、水
蒸気濃度が３４〜５０％の燃焼排ガスを用いて賦活時間
を４５〜９０minに設定して賦活処理を行うことを特徴
とする。かかる発明によれば、賦活前約８〜２３ｍ^２／
ｇの比表面積が２００ｍ^２／ｇに増大するとともに、ベ
ンゼン吸着力が賦活前０％だったものが、３〜４％に増
大した。これにより、有機系廃棄物を乾燥炭化処理後・
炭酸ガスを含む燃焼排ガスを炭化物に直接作用させて、
特別に新たなエネルギを要さずに、簡素なシステムで賦
活処理して吸着性能の高い活性炭化物（例えば吸着剤）
を容易に製造することができる。

【００２１】また、請求項３記載の発明は、前記炭化工
程よりスラグ粒塊物製造工程と賦活工程への炭化物の選
択的供給が有機系廃棄物の種類、有価物の需要によって
選択され、少なくとも高含水汚泥であって水蒸気と炭酸
ガスを多く含む廃棄物の場合に賦活工程へ炭化物と燃焼
排ガスの供給が行われることを特徴とする。この場合前
記有機系廃棄物には高含水率の下水汚泥を用いることに
より、水蒸気濃度を３４〜５０％に維持することが容易
となり、賦活処理に好適な状態を保持できる。

【００２２】請求項５乃至８記載の発明は、前記発明を
好適に実施できる有価物製造システムに関する発明で、
請求項５記載の発明は、有機系廃棄物を原料として、吸
着性能の高い活性炭化物（例えば吸着剤）とともにスラ
グ粒塊物等の有価物を製造するシステムにおいて、外被
側より供給される間接加熱により汚泥等有機系廃棄物よ
り炭化物と熱分解ガスの製造を行う炭化装置と、該炭化
装置から取り出した炭化物を前記熱分解ガスと一次空気
で灰溶融して溶融スラグからスラグ粒塊物を製造するス
ラグ粒塊物製造装置と、灰溶融後の熱分解ガスを一次空
気若しくは必要に応じて二次空気を投入して二次燃焼に
より燃焼排ガスを製造する二次燃焼室と、二次燃焼室か
ら得られた炭酸ガスを含む燃焼排ガスと前記炭化装置よ
り取り出した炭化物を炉内に投入して直接熱接触により
賦活処理して吸着性能の高い活性炭化物（例えば吸着
剤）を製造する賦活装置と、を備え、前記スラグ粒塊物
製造装置と賦活装置への炭化物の供給が選択的若しくは
並行して行われる選択的搬送部を備えたことを特徴とす
る。

【００２３】また、請求項６記載の発明は、前記賦活装
置が、燃焼排ガスと炭化物が直接接触するロータリーキ
ルン若しくは気泡流動層炉であって、該炉内のその賦活
温度が８００〜９５０℃、Ｏ_２濃度は１〜５％、水蒸気
濃度が３４〜５０％となるように制御する制御手段を設
け、該制御手段により炉内での賦活時間を４５〜９０mi
nに設定して賦活処理を行うことを特徴とする。

【００２４】また、請求項７記載の発明は、前記炭化装
置が、内部に投入された廃棄物に対し、炉鉄皮を介して
外殻より熱を供給する間接式ロータリーキルンであっ
て、該キルンの炉鉄皮温度を約２００〜４００℃、回転
数を約２〜３ｒｐｍ程度に制御して乾燥炉としての利用
を可能にし、前記有機廃棄物を石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）
等の脱硫剤とともに乾燥させて乾燥物として回収可能に
構成したことを特徴とする。これらの発明によれば、賦
活時間が９０分以下と大幅に短縮されるとともに、炭化
炉から途中の改質操作を経ずに、直接炭化物を投入して
改質がなされるために、装置構成が極めて簡単化する。

【００２５】さらに、請求項８記載の発明は、前記炭化
装置が、前記廃棄物の乾燥、若しくは乾燥及び炭化を行
う乾燥・炭化室と、該乾燥・炭化室を包皮し前記燃焼排
ガス若しくは前記熱分解ガスの少なくとも一部を燃焼さ
せて生成した高温ガスを導入する熱供給空間と、を備
え、前記熱供給空間が廃棄物移送軸方向に複数域存在
し、一側の該熱供給空間より導入された前記燃焼排ガス
若しくは高温ガスにより前記乾燥・炭化室内にて乾燥処
理、若しくは乾燥及び炭化処理を行うことを特徴とす
る。

【００２６】これにより、前記燃焼排ガス若しくは熱分
解ガスの熱回収が効率良く行われ、助燃料を削減するこ
とができ、延いてはランニングコストを低減することが
できる。さらにまた、前記熱供給空間へ導入する高温ガ
スの温度及び供給量を制御して、前記熱供給空間が廃棄
物移送軸方向に異なる温度帯で複数域存在するように構
成することにより、前記乾燥・炭化室内の温度分布を容
易に調整することができ、利用者の需要や廃棄物種類に
応じた乾燥物若しくは炭化物を回収することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定
する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１は本発
明の実施形態に係る汚泥等有機系廃棄物を原料とする活
性炭化物を含め多品種資源化製品の製造工程の一実施形
態を概略的に示す図である。

【００２８】図１において、多品種資源化製品の製造シ
ステムは、下水汚泥等の高水分含有有機系廃棄物を投入
する汚泥ホッパ３、該高水分含有汚泥の圧送ポンプ４、
該汚泥の乾燥のみか若しくは乾燥と炭化を選択的に行い
粉体状チャーを製造する炭化装置である乾燥・炭化炉５
で、ロータリーキルンにより構成されている。又６はシ
ールコンベヤで、スクリューコンベアで構成され、前記
乾燥・炭化炉５で炭化された粉体若しくは粒状チャーを
外部より大気の侵入がない状態で、改質（賦活）装置７
若しくは乾燥物／炭化物ホッパ８に選択的に搬送する。

【００２９】そして、乾燥物／炭化物ホッパ８に貯留さ
れたされた炭化物は、炭化物供給機９より熱分解ガス燃
焼式溶融炉１０に送給され、該溶融炉１０では、乾燥・
炭化炉５で製造された熱分解ガスが循環ファン１５によ
り導かれ、一方、循環ファン１５により吸引された空気
を予熱器１４を介して溶融炉１０の一次空気として用い
られて炭化物が溶融される。該溶融炉１０で溶融された
溶融灰は冷却されて結晶スラグ化され、結晶化コンベヤ
１１にてスラグホッパ１２に貯留された後、トラック等
で搬送される。１３は溶融炉１０上部に設けた二次燃焼
室１３で乾燥・炭化炉５で製造され溶融炉１０に供給さ
れた熱分解ガスを、前記一次空気及び必要に応じてその
途中位置に供給された二次空気２２により二次燃焼され
８５０〜１３００℃前後まで高温化されて前記乾燥・炭
化炉５と改質装置７に供給される。

【００３０】また二次燃焼室１３で二次燃焼された燃焼
排ガスは、乾燥・炭化炉５とともに改質装置７に送給さ
れる。この場合約８５０〜１１００℃好ましくは、９０
０〜１０００℃に制御して乾燥・炭化炉５の熱源ガスと
して利用するのがよい。また乾燥・炭化炉５に供給され
た燃焼排ガスは、予熱器１４、ガス冷却塔１６、バグフ
ィルタ１７、誘引ファン１８を介して煙突１９等より大
気に送出される。

【００３１】かかるシステムにおいては、乾燥・炭化炉
５を乾燥機として使用する場合には、間接乾燥式ロータ
リーキルン型の乾燥・炭化炉５の炉鉄皮温度を約２００
〜４００℃、回転数を約２〜３ｒｐｍ程度に制御する。
一方乾燥・炭化炉５を炭化炉として使用する場合には、
炉鉄皮温度を約５００〜７００℃、回転数を約１〜２ｒ
ｐｍ程度に制御することにより、高水分を含んだ下水汚
泥等の有機系廃棄物１は石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）等の脱
硫剤２とともに圧送ポンプ４により乾燥・炭化炉５に供
給され、乾燥物２６または炭化物２７として選択的に取
り出し有効利用される。また、選択的に取り出した炭化
物２７は、乾燥物／炭化物供給機９により熱分解ガス燃
焼式溶融炉１０に供給し、溶融後、結晶化コンベヤ１１
で結晶化スラグ粒塊物２８として取り出すことも可能で
あることは前記した通りである。

【００３２】一方、乾燥・炭化炉５で発生する熱分解ガ
スは、循環ファン１５により熱分解ガス燃焼式溶融炉１
０に供給され、完全燃焼し、炉内を約１４００〜１７０
０℃とし、燃焼パターンを熱分解ガス燃焼−溶融炉を還
元、二次燃焼室で二段燃焼し、ＮＯｘ、ＣＯ、ＤＸＮの
同時低減化を図る。また、二次燃焼室１３では二次空気
の吹き込み量を制御して二次燃焼室出口温度が約９００
℃〜１０００℃になるように制御を行う。

【００３３】ここで、本発明に係る炭化装置の好適な一
実施例として図２に示すロータリーキルン型乾燥・炭化
炉につき説明する。図２において、かかる乾燥・炭化炉
５は、燃焼室５７、熱供給空間５６ａ、５６ｂ、循環フ
ァン、乾燥・炭化室５５ａ、５５ｂから構成される。前
記乾燥・炭化室５５ａ、５５ｂは円筒形状のロータリー
キルンで形成され、該乾燥・炭化室５５ａ、５５ｂを包
皮するように熱供給空間５６ａ、５６ｂが具備され、該
熱供給空間５６ａ、５６ｂはダクト５８により連結され
ている。該熱供給空間は一または複数設けることが可能
であるが、本実施形態のように２室に分割して配設する
ことが望ましい。

【００３４】そして、前記廃棄物出口側に位置する熱供
給空間５６ｂは前記燃焼室５７と配管により接続され、
該燃焼室５７により生成された高温ガスが熱供給空間５
６ｂに導入されるように構成されている。このとき、前
記高温ガスは、前記熱供給空間が廃棄物移送軸方向に複
数域存在するように導入する。つまり、前記熱供給空間
が複数の温度帯を有し、これに伴い前記乾燥・炭化室５
５ａ、５５ｂ内が所定の温度帯を形成するように、前記
高温ガスの温度、供給量を制御する。

【００３５】好適には、前記乾燥・炭化室５６ａの雰囲
気温度が約２００℃以下、前記乾燥・炭化室５６ｂの雰
囲気温度が約５００℃程度となるように制御するとよ
く、これにより該乾燥・炭化室５６ａ内に乾燥ゾーンＡ
が形成され、前記乾燥・炭化室５６ｂに炭化ゾーンＢが
形成されることとなり、前記熱分解ガスの熱回収が効率
良く行われ、助燃料を削減することができ延いてはラン
ニングコストを低減することが可能となる。また、前記
熱供給空間５６ｂの直近に設けられた燃焼室５７は、燃
焼バーナ、脱硫剤投入口及び熱分解ガス導入口が具備さ
れて、前記乾燥・炭化室５５ａ、５５ｂにて発生した熱
分解ガスを燃焼させて所定温度の高温ガスを生成する構
成となっている。

【００３６】次に本発明の賦活装置である改質装置７に
つき説明する。図３は本発明の第１実施例に係るロータ
リーキルンを用いた改質炉７Ａで、前記二次燃焼室１３
の９００〜１０００℃の燃焼排ガスを取り込み、乾燥・
炭化炉５より取り込んだチャーからなる粉粒状炭化物を
昇温させて賦活を行う。 （実施例１）そしてかかるロータリーキルンを用いてＯ
_２が４％、水蒸気濃度４０％、賦活温度９００℃の排ガ
スを用いて賦活時間（ロータリーキルン内の）６０分で
前記炭化炉（乾燥・炭化炉）５から得られた炭化物の賦
活処理を行ったところ、賦活前約８〜２３ｍ^２／ｇの比
表面積が２００ｍ^２／ｇに増大するとともに、ベンゼン
吸着力が賦活前０％だったものが、３〜４％に増大し
た。更に水蒸気濃度を３４〜５０％に変化させても同様
な結果が得られたが、水蒸気濃度が３０％若しくは６０
％では好ましい結果が得られなかった。

【００３７】（実施例２）つぎにＯ_２を２％に低減させ
て、水蒸気濃度４０％、賦活温度９００℃の排ガスを用
いて賦活時間６０分で前記炭化炉５から得られた炭化物
の賦活処理を行ったところ、同様に賦活前約８〜２３ｍ
^２／ｇの比表面積が２００ｍ^２／ｇに増大するととも
に、ベンゼン吸着力が賦活前０％だったものが、４％に
増大した。 （実施例３）更にＯ_２を５％に増大させて、水蒸気濃度
４０％、賦活温度９００℃の排ガスを用いて賦活時間６
０分で前記炭化炉５から得られた炭化物の賦活処理を行
ったところ、同様に賦活前約８〜２３ｍ^２／ｇの比表面
積が１５０ｍ^２／ｇに増大するとともに、ベンゼン吸着
力が賦活前０％だったものが、３％に増大した。

【００３８】（比較例１）一方、水蒸気濃度４０％、賦
活温度９００℃の窒素ガスを用いて賦活時間６０分で前
記炭化炉から得られた炭化物の賦活処理を行ったとこ
ろ、同様に賦活前約８〜２３ｍ^２／ｇの比表面積の増大
が１００ｍ^２／ｇ程度であり、ベンゼン吸着力が２％程
度の増大であった。 （比較例２）一方にＯ_２を８％に増大させて、水蒸気濃
度４０％、賦活温度９００℃の排ガスを用いて賦活時間
６０分で前記炭化炉５から得られた炭化物の賦活処理を
行ったところ、同様に炭化物の燃焼が見られ賦活物質は
得られなかった。

【００３９】（実施例４）Ｏ_２が４％を維持して、水蒸
気濃度４０％、賦活温度８５０℃の排ガスを用いて賦活
時間（ロータリーキルン内の）９０分で前記炭化炉５か
ら得られた炭化物の賦活処理を行ったところ、賦活前約
８〜２３ｍ^２／ｇの比表面積が２００ｍ^２／ｇに増大す
るとともに、ベンゼン吸着力が賦活前０％だったもの
が、３〜４％に増大した。更に水蒸気濃度を３４〜５０
％に変化させても同様な結果が得られた。 （実施例５）Ｏ_２が４％を維持して、水蒸気濃度４０
％、賦活温度９５０℃の排ガスを用いて賦活時間（ロー
タリーキルン内で）５０分で前記炭化炉５から得られた
炭化物の賦活処理を行ったところ、賦活前約８〜２３ｍ
^２／ｇの比表面積が２００ｍ^２／ｇに増大するととも
に、ベンゼン吸着力が賦活前０％だったものが、３〜４
％に増大した。更に水蒸気濃度を３４〜５０％に変化さ
せても同様な結果が得られた。

【００４０】（比較例４）Ｏ_２が４％を維持して、水蒸
気濃度４０％、賦活温度８００℃の排ガスを用いて賦活
時間（ロータリーキルン内の）３０分で前記炭化炉５か
ら得られた炭化物の賦活処理を行ったところ、賦活前約
８〜２３ｍ^２／ｇの比表面積の増大も又、ベンゼン吸着
力の増大も見られなかった。 （比較例５）Ｏ_２が４％を維持して、水蒸気濃度４０
％、賦活温度１０００℃の排ガスを用いて賦活時間（ロ
ータリーキルン内の）９０分で前記炭化炉５から得られ
た炭化物の賦活処理を行ったところ、炭化物の燃焼が見
られ賦活物質は得られなかった。 （比較例６）更にＯ_２を５％に増大させて、水蒸気濃度
３５％、賦活温度９００℃の排ガスを用いて賦活時間１
２０分で前記炭化炉５から得られた炭化物の賦活処理を
行ったところ、同様に賦活前約８〜２３ｍ^２／ｇの比表
面積が１００ｍ^２／ｇ程度に増大していたが一部に炭化
物の燃焼が見られた。

【００４１】かかる実験結果より賦活温度が８００〜９
５０℃、好ましくは８５０〜９００℃、Ｏ_２濃度は２〜
５％、水蒸気濃度が３４〜５０％の燃焼排ガスを用いて
賦活時間を４５〜９０分、好ましくは６０〜９０分に設
定して賦活処理を行うのが良いことが理解できた。

【００４２】次にかかる試験結果に基づく好ましい第１
実施例を図３により説明する。７Ａはロータリーキルン
型の改質（賦活）炉で、炭化炉５よりの炭化物投入口の
上部に燃焼排ガス投入ライン４１が接続され、該ライン
４１は予冷器（熱交換器）３１を介して二次燃焼室１３
の排ガス出口側と接続されている。改質炉７Ａの入口側
に位置するライン４１上及び二次燃焼室の出口側には夫
々蒸気センサ３３、３６、酸素センサ３４、３７、温度
センサ３５、３８が配置されており、夫々の検出値を制
御回路３０に取り込む。又二次燃焼室１３の炉途中に設
けた二次空気ライン４２には水蒸気付加部３２を設ける
とともに、二次空気導入量を調整するダンパ４３を設け
る。又灰溶融炉１０側の一次空気導入ライン４４、分解
ガス導入ライン４５にも必要に応じてダンパ４６、４７
を設ける。

【００４３】そしてかかる装置において、賦活温度が８
５０〜９００℃、Ｏ_２濃度は１〜５％、水蒸気濃度が３
４〜５０％の燃焼排ガスを用いて賦活時間を６０〜９０
分に設定して賦活処理を行う際の制御回路３０の制御動
作について、説明する。

【００４４】先ず温度については、二次燃焼室１３出口
側の温度を温度センサ３８で見て９００℃より高い場合
は、低温水蒸気が導入される予冷器（熱交換器）３１を
作動させて、温度低下を図り、その確認を改質炉７Ａ入
口側の温度センサ３５、または二次燃焼室１３出口側の
温度センサ３８または両者でみる。又二次燃焼室１３出
口側の温度を温度センサ３８で見て８５０℃より低い場
合は、二次空気ライン４２上のダンパ４３を絞り、もし
くは分解ガスのダンパ４７を開放し、温度上昇を図り、
その確認を改質炉７Ａ入口側の温度センサ３５でみる。

【００４５】水蒸気濃度は、二次燃焼室１３出口側の水
蒸気濃度を蒸気センサ３６で見て５０％より高く温度が
高めの場合は分解ガスのダンパ４７を絞り、水蒸気濃度
と温度低下を図り、その確認を改質炉７Ａ入口側の温度
センサ３５と蒸気センサ３３でみる。一方、二次燃焼室
１３出口側の水蒸気濃度を蒸気センサ３６で見て３４％
より低い場合は二次空気ラインの水蒸気付加部３２より
水蒸気を供給し水蒸気濃度の増大を図り、その確認を改
質炉７Ａ入口側の蒸気センサ３３でみる。

【００４６】酸素濃度については、二次燃焼室１３出口
側の酸素濃度を酸素センサ３７で見て５％より高い場合
は、一次空気、二次空気のダンパ４３、４６を絞るか分
解ガスのダンパ４７を開いて、酸素濃度低下を図り、そ
の確認を改質炉７Ａ入口側の酸素センサ３４でみる。又
酸素濃度が３．４％より低い場合は、一次空気、二次空
気のダンパ４３、４６を開くか分解ガスのダンパ４７を
絞って、酸素濃度増加を図り、その確認を改質炉入口側
の酸素センサ３４でみる。又改質処理時間は回転数の制
御により６０〜９０分の範囲に設定する。

【００４７】次に気泡流動床を用いた第２実施例を図４
により説明する。７Ｂは気泡流動床を用いた改質（賦
活）炉で、気泡流動床炉７Ｂよりの炭化物投入口を流動
床の側部に設け、燃焼排ガス投入ライン６１が多数のノ
ズル群で形成した散気室６２下部に接続され、燃焼排ガ
スにより流動床の流動撹拌が行われるように、又気泡流
動床上部の燃焼排ガス投入ライン６１には気泡流動床下
部の一次空気ラインである燃焼排ガス投入ライン６１に
戻す戻しライン６４が設けられ、該ライン６４は予冷熱
器（熱交換器）６５、ダンパ６６及び水蒸気付加部６７
を介して燃焼排ガス投入ライン６１に制御弁６９を介し
て接続されている。

【００４８】改質炉７Ｂの入口側に位置する燃焼排ガス
投入ライン６１上及び出口側の排ガスライン６１には夫
々蒸気センサ３３、３６、酸素センサ３４、３７、温度
センサ３５、３８が配置されており、夫々の検出値は制
御回路３０に取り込まれる。そしてかかる装置におい
て、賦活温度が８５０〜９００℃、Ｏ_２濃度は２〜５
％、水蒸気濃度が３４〜５０％の燃焼排ガスを用いて賦
活時間を６０〜９０分に設定して賦活処理を行う際の制
御回路の制御動作について、説明する。

【００４９】先ず温度については、燃焼排ガス投入ライ
ン６１の温度と温度センサ３８で見て９００℃より高い
場合は、燃焼排ガス投入ライン６１の温度を温度センサ
３８で見ながらその差分を制御回路３０で演算しながら
排ガスの戻しライン６４の予冷熱器（熱交換器）６５を
作動させるか若しくはダンパ６６を開いて、温度低下を
図り、その確認を燃焼排ガス投入ライン６１側の温度セ
ンサ３５でみる。又前記温度センサ３５で見て８５０℃
より低い場合は、燃焼排ガス投入ライン６１の温度を温
度センサ３８で見ながらその差分を制御回路３０で演算
しながら排ガスの戻しライン６４の予冷熱器（熱交換
器）６５を作動させるか若しくはダンパ６６を絞って、
温度上昇を図り、その確認を燃焼排ガス投入ライン６１
側の温度センサ３５でみる。

【００５０】水蒸気濃度は、燃焼排ガス投入ライン６１
の水蒸気濃度を蒸気センサ３３で見て５０％より高く温
度が高めの場合は、排ガスライン６１の水蒸気濃度を蒸
気センサ３６で見つつその差分を制御回路３０で演算し
ながら排ガスの戻しラインのダンパを開いて、水蒸気濃
度低下を図り、その確認を燃焼排ガス投入ライン６１側
の蒸気センサ３３でみる。燃焼排ガス投入ライン６１の
水蒸気濃度が３４％より低い場合は、排ガスの戻しライ
ン６４の水蒸気付加器６７を作動させて、水蒸気濃度上
昇を図り、その確認を燃焼排ガス投入ライン６１側の蒸
気センサ３３でみる。

【００５１】酸素濃度については、燃焼排ガス投入ライ
ン６１の酸素濃度を酸素濃度センサ３４で見て５％より
高い場合は、排ガスライン６１の酸素濃度を酸素濃度セ
ンサ３７で見ながらその差分を制御回路３０で演算しつ
つ排ガスの戻しライン６４のダンパ６６を開いて、酸素
濃度低下を図り、その確認を燃焼排ガス投入ライン６１
側の酸素濃度センサ３４でみる。又酸素濃度が１％より
低い場合は、排ガスの戻しライン６４のダンパ６６を絞
って、酸素濃度増加を図り、その確認燃焼排ガス投入ラ
イン６１側の酸素センサ３４でみる。又気泡流動床は
０．５〜４ｍ／ｓに制御される。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、汚
泥等の有機系廃棄物から、乾燥物、炭化物、スラグ粒塊
物等の多品種の資源化製品を季節ないし、周辺事情に応
じ、必要量を必要形態毎に取り出すことが可能である。
また、本発明により、乾燥機と炭化炉を一体化した乾燥
・炭化炉、炭化炉における熱分解ガスの燃焼炉と溶融炉
を一体化した熱分解ガス燃焼式溶融炉、更には排ガス処
理設備の共通化により、機器点数を大幅に低減化するこ
とが可能である。

【００５３】また、本発明により、乾燥・炭化炉の回転
数制御（滞留時間制御）や温度制御により、乾燥物また
は炭化物を必要な形態で取り出すことが可能である。更
に、本発明によれば、熱分解ガス燃焼式溶融炉は、炭化
炉における熱分解ガスの燃焼炉としても乾燥物／炭化物
の溶融炉としても利用可能である。また、炭化装置にお
いて前記熱分解ガスの熱回収が効率良く行われ、助燃料
を削減することができランニングコストが低廉となると
ともに、乾燥・炭化を一体化して行うために省スペース
化が可能となる

【００５４】また、本発明によれば、水蒸気含有量の高
い熱分解ガス燃焼式溶融炉の排ガスにより炭化物を改質
（賦活）することにより、比表面積、細孔径を拡大で
き、ダイオキシン等の吸着剤としての物性を高めること
が可能である。特に、有機系廃棄物を乾燥炭化処理後・
炭酸ガスを含む燃焼排ガスを炭化物に直接作用させて賦
活することにより、特別に新たなエネルギを要さずに、
簡素なシステムで賦活処理して吸着性能の高い活性炭化
物を容易に製造出来る。

【００５５】即ち、本発明により、汚泥等有機系廃棄物
を原料とする乾燥物、炭化物若しくはスラグ粒塊物等の
多品種資源化製品を、需要の変動に応じて、品種の選択
及び同時に多品種の製造が可能で、設備投資額を削減し
ながら、品種ごとの能力の制約が少なく、エネルギーを
節減して製造する方法及びシステムの提供を可能にし
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る汚泥等有機系廃棄物を原料とす
る多品種資源化製品の製造工程の一実施形態を概略的に
示す図である。

【図２】 ロータリーキルン型の改質（賦活）炉を用い
た本発明に係る賦活装置の一実施例の制御構成図であ
る。

【図３】 気泡流動層炉型の改質（賦活）炉を用いた本
発明に係る賦活装置の一実施例の制御構成図である。

【図４】 本発明に適用される炭化装置の概略構成図で
ある。

【図５】 従来の乾燥物、炭化物、スラグ粒塊物製造設
備の一実施形態を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１ 有機系廃棄物 ３ 汚泥ホッパ ４ 圧送ポンプ ５ 乾燥・炭化炉（炭化装置） ６ シールコンベヤ ７ 改質設備（賦活装置） ７Ａ、７Ｂ 改質炉 ８ 乾燥物／炭化物ホッパ ９ 乾燥物／炭化物供給機 １０ 溶融炉 １１ 結晶化コンベヤ １２ スラグホッパ １３ （二次）燃焼室 １７ バグフィルタ ２６ 乾燥物 ２７ 炭化物 ３０ 制御回路 ３３、３６ 蒸気センサ ３４、３７ 酸素センサ ３５、３８ 温度センサ ４１、６１ 燃焼排ガス投入ライン ４２ 二次空気ライン ４３、４６、４７、６６ ダンパ ４４ 一次空気導入ライン ４５ 分解ガス導入ライン ６３ 排ガスライン ６４ 戻しライン ６５ 予冷熱器（熱交換器） ６７ 水蒸気付加部 ６９ 制御弁

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） Ｃ０２Ｆ 11/10 Ｃ０５Ｆ 11/00 Ｃ０５Ｆ 11/00 Ｃ１０Ｂ 53/00 Ａ Ｃ１０Ｂ 53/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｍ ３０３Ｈ (72)発明者 吉田 季男 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 本多 裕姫 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 奥野 敏 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 大貫 博 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 4D004 AA02 AA46 AA50 AC05 BA02 BA03 BA04 BA06 CA26 CA27 CA29 CA42 CB09 CB34 CB45 CC03 DA02 DA03 DA06 DA10 4D059 AA03 BB04 BB05 BB14 BD06 CA14 CB01 CC01 CC03 CC04 EB09 EB10 EB16 4G146 AA06 AB01 AD31 BA34 BC02 BD04 BD18 4H012 HA03 4H061 AA10 CC60 FF06 FF09 GG23 GG70 LL02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機系廃棄物を原料として、吸着性能の
   高い活性炭化物とともにスラグ粒塊物等の有価物を製造
   する方法において、 汚泥等有機系廃棄物より炭化物と熱分解ガスの製造を行
   う炭化工程と、 該炭化工程により生成した炭化物を前記熱分解ガスと一
   次空気で灰溶融して溶融スラグからスラグ粒塊物を製造
   するスラグ粒塊物製造工程と、 灰溶融後の熱分解ガスを一次空気若しくは必要に応じて
   二次空気を投入して二次燃焼により燃焼排ガスを製造す
   る二次燃焼工程と、 二次燃焼工程から得られた炭酸ガスを含む燃焼排ガスを
   前記炭化工程より取り出した炭化物に直接作用させて賦
   活処理して吸着性能の高い活性炭化物を製造する賦活工
   程よりなり、 前記スラグ粒塊物製造工程と賦活工程への炭化物の供給
   が選択的若しくは並行して行われることを特徴とする有
   機系廃棄物より有価物を製造する方法。
2. 【請求項２】 前記賦活工程が、賦活温度が８００〜９
   ５０℃、Ｏ_２濃度は１〜５％、水蒸気濃度が３４〜５０
   ％の燃焼排ガスを用いて賦活時間を４５〜９０minに設
   定して賦活処理を行うことを特徴とする請求項１記載の
   有機系廃棄物より有価物を製造する方法。
3. 【請求項３】 前記炭化工程よりスラグ粒塊物製造工程
   と賦活工程への炭化物の選択的供給が有機系廃棄物の種
   類、有価物の需要によって選択され、少なくとも高含水
   汚泥であって水蒸気と炭酸ガスを多く含む廃棄物の場合
   に賦活工程へ炭化物と燃焼排ガスの供給が行われること
   を特徴とする請求項１記載の有機系廃棄物より有価物を
   製造する方法。
4. 【請求項４】 前記炭化工程は、前記燃焼排ガス若しく
   は前記熱分解ガスの少なくとも一部を燃焼させて生成し
   た高温ガスを利用して温度帯を異ならせた乾燥ゾーンと
   炭化ゾーンとを含むことを特徴とする請求項１記載の有
   機系廃棄物より有価物を製造する方法。
5. 【請求項５】 有機系廃棄物を原料として、吸着性能の
   高い活性炭化物とともにスラグ粒塊物等の有価物を製造
   するシステムにおいて、 外被側より供給される間接加熱により汚泥等有機系廃棄
   物より炭化物と熱分解ガスの製造を行う炭化装置と、 該炭化装置から取り出した炭化物を前記熱分解ガスと一
   次空気で灰溶融して溶融スラグからスラグ粒塊物を製造
   するスラグ粒塊物製造装置と、 灰溶融後の熱分解ガスを一次空気若しくは必要に応じて
   二次空気を投入して二次燃焼により燃焼排ガスを製造す
   る二次燃焼室と、 二次燃焼室から得られた炭酸ガスを含む燃焼排ガスと前
   記炭化装置より取り出した炭化物を炉内に投入して直接
   熱接触により賦活処理して吸着性能の高い活性炭化物を
   製造する賦活装置と、を備え、 前記スラグ粒塊物製造装置と賦活装置への炭化物の供給
   が選択的若しくは並行して行われる選択的搬送部を備え
   たことを特徴とする有機系廃棄物より有価物を製造する
   システム。
6. 【請求項６】 前記賦活装置が、燃焼排ガスと炭化物が
   直接接触するロータリーキルン若しくは気泡流動層炉で
   あって、該炉内のその賦活温度が８００〜９５０℃、Ｏ
   _２濃度は１〜５％、水蒸気濃度が３４〜５０％となるよ
   うに制御する制御手段を設け、該制御手段により炉内で
   の賦活時間を４５〜９０minに設定して賦活処理を行う
   ことを特徴とする請求項５記載の有機系廃棄物より有価
   物を製造するシステム。
7. 【請求項７】 前記炭化装置が、内部に投入された廃棄
   物に対し、炉鉄皮を介して外殻より熱を供給する間接式
   ロータリーキルンであって、該キルンの炉鉄皮温度を約
   ２００〜４００℃、回転数を約２〜３ｒｐｍ程度に制御
   して乾燥炉としての利用を可能にし、前記有機廃棄物を
   石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）等の脱硫剤とともに乾燥させて
   乾燥物として回収可能に構成したことを特徴とする請求
   項５記載の有機系廃棄物より有価物を製造するシステ
   ム。
8. 【請求項８】 前記炭化装置が、前記廃棄物の乾燥、若
   しくは乾燥及び炭化を行う乾燥・炭化室と、該乾燥・炭
   化室を包皮し前記燃焼排ガス若しくは前記熱分解ガスの
   少なくとも一部を燃焼させて生成した高温ガスを導入す
   る熱供給空間と、を備え、 前記熱供給空間が廃棄物移送軸方向に複数域存在し、一
   側の該熱供給空間より導入された前記燃焼排ガス若しく
   は高温ガスにより前記乾燥・炭化室内にて乾燥処理、若
   しくは乾燥及び炭化処理を行うことを特徴とする請求項
   ５記載の有機系廃棄物より有価物を製造するシステム