JP2003096465A - 高温ゴミ処理方法および装置 - Google Patents

高温ゴミ処理方法および装置

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JP2003096465A
JP2003096465A JP2001296315A JP2001296315A JP2003096465A JP 2003096465 A JP2003096465 A JP 2003096465A JP 2001296315 A JP2001296315 A JP 2001296315A JP 2001296315 A JP2001296315 A JP 2001296315A JP 2003096465 A JP2003096465 A JP 2003096465A
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dust
temperature
heating
waste
gas
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English (en)
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Masatoshi Matsumura
正利 松村
Yoshinobu Kobayashi
義信 小林
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INST TSUKUBA LIAISON CO Ltd
Institute of Tsukuba Liaision Co Ltd
Original Assignee
CREATE RESOURCE KK
INST TSUKUBA LIAISON CO Ltd
Institute of Tsukuba Liaision Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Coke Industry (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高温での金属疲労、処理温度によってガス化速
度、炭化温度の差による生成炭の物性を確認した高温ゴ
ミ処理方法および装置を提供する。 【解決手段】本発明の高温ゴミ処理は、加熱塔1内にゴ
ミを上方から投入して積層せしめ、該積層したゴミの下
方部を加熱して炭化処理し、該炭化されたゴミを連続排
出手段4により連続的に排出するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温ゴミ処理方法
および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年における環境破壊の根元は、石油等
の化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素や、日常生
活で排出されるゴミの焼却処理により発生する二酸化炭
素が、その主なものである。なお、焼却によらないゴミ
処理の方法として、低温処理技術、特にバイオによる処
理技術も最近急速に進歩している。
【0003】しかし、ゴミ処理においてゴミを最小にす
る一番良い方法は焼却処理である。その焼却処理におい
ても高温焼却技術が著しく進歩し、二酸化炭素を少しで
も減らすべく焼却をせずに蒸し焼をする炭化処理方式に
転換している。この炭化処理において新しく問題化して
いるのは、炭素の存在下での金属炉の浸炭腐蝕による劣
化と、生成する炭素が無定形で特に低温生成する炭素は
活性度が高いことである。このうち、炭化処理により生
ずるCHガス、その他C2nなどの無定形の炭素
を含む燃焼ガスは、その爆発の危険を完全に防止する必
要があるので、燃焼設備の小型化は困難であるばかりで
なく、その処理量との関係や経済的問題も含めて難問が
山積している。
【0004】従来の高温処理炉、特にその小型炉は、設
備の簡素化や運転経費の削減のため、また安全処理のた
めに実用化されているのは、一度に大量投入するバッチ
方式が主流であり、また高温処理は絶対に炉の開放はし
ない事を主体としている。一方、中・大型炉では連続処
理法であるロータリー炉が主流であって、バッチ方式で
も炉内に於けるゴミのカゴ移動方式が採用されている。
【0005】従来のバッチ式炉では、大容量の炉床を有
する炉内に一度に大量のゴミを投入し、ガス又は灯油に
て着火し空気を送吹して酸化燃焼を行うか、空気を送ら
ずに間接加熱を行って脱水、続いて有機物の炭化と有機
物の分解による燃焼ガス(C 2n+1)を発生す
る。また、この時、有機系樹脂、油、塩分等が混合する
とCl、F、HCl、HF等のガスも発生する。
【0006】従来のように一度に大量のゴミを投入し、
それを外部加熱により加熱する場合、大量ゴミの場合
は、外側から高温になるため水蒸気の発生と同時に有機
物の熱分解を起こし、昇温と同時にダイオキシンも発生
し、200℃を越すと水分は一気に水蒸気となり、同時
に有機物の分解ガスC2n+1 即ちその大部分は
CHとして発生し、水蒸気と分解ガスが高温になれば
なる程、一度に発生するためガス中に飛散ダストを多量
に含む。
【0007】この抑制のために温度を下げると、ゴミの
分解炭化処理速度は著しく減速し、処理量は少なくな
る。また、ここでダイオキシンについて考えると、ダイ
オキシンは焼却燃焼の時よりは少ないが、ゴミの中のH
Oは多量の酸素を含有するので、ダイオキシンの生成
速度および生成量は少ないが、加熱外側面は高温即ち3
00℃〜400℃〜500℃〜600℃と、どうしても
部分的に温度差がある。
【0008】ダイオキシンは生成される時に650℃〜
700℃で最も多く発生し、また高温になればガス化速
度も急激になり、ゴミの内部の低温部の水蒸気と一緒に
なって蒸発するのでダスト飛散も多く、また、ここでも
一つ大切な事はダイオキシンの分解温度800℃以上で
あり、また融点が600℃〜700℃以上であり、水に
溶解しないので飛散ダストと残留炭素中にダイオキシン
発生量の95%はこの中に残る。低温処理の場合はダイ
オキシンの生成は少ないが、前述の如くゴミ処理量が激
減し、また、生成する炭は、有機物が熱分解されて生ず
るCHとHOによりスケルトン質になって表面積が
著しく大きくなり、スポンジ状の炭を形成する低温で生
成した炭は攪拌すると脆く粉砕され微細化して着火し易
く、燃焼速度が大きいため粉塵爆発の恐れもある。ここ
で温度を上げると、間接加熱のため熱伝導を考え使用す
る金属材質の選定が非常に難しい。
【0009】例えば、ガス又は灯油による間接加熱のた
め外側は酸素雰囲気のためステンレスでよいが、内側は
炭素又はC2n+1 系のガス雰囲気のため、高温に
なれば浸炭腐蝕を生ずる。そこで間接加熱で山積された
ゴミを外側より処理する事は非常に効率も悪く化学的考
察においても最も悪い条件である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多種多様の
ゴミに関する高温での基礎的な実験を積み重ねた結果、
高温での金属疲労、処理温度によってガス化速度、炭化
温度の差による生成炭の物性を確認した高温ゴミ処理方
法および装置を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、連続性、安全性、経済性において最適
で、ダイオキシンの処理、燃焼時に於けるダスト発生を
減少せしめる高温ゴミ処理方法および装置を提供するこ
とも目的とする。さらに、本発明は、高温に於けるゴミ
の炭化燃焼を合理化する事により、通常行われている処
理後半での集塵、排ガス処理、ダイオキシンを含有する
飛散ゴミを燃焼する方法を改良し、高いゴミ層を構成す
ることにより従来の不安定な燃焼過程による問題点を一
挙に解決すると共に炉内の燃焼を安定させることで2次
燃焼室でダイオキシンの完全安定処理を行うことがで
き、排ガス処理を容易にすることができ、又炭(8〜2
2%)を取り出すことでCO ガスも激減することが
できる高温ゴミ処理方法および装置を提供することも目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の高温ゴミ処理装置は、ゴミの炭化燃焼に当
たり底部に炭留層を形成しその炭留の上部にゴミ上げる
炭化燃焼塔を作りゴミを層状に積み上げ生成する炭部を
底部の炭留から連続的に排出する事で上部からのゴミが
落下しゴミが段階に炭化燃焼することを特徴とする。す
なわち、本発明の高温ゴミ処理方法は、加熱塔内にゴミ
を上方から投入して積層せしめ、該積層したゴミの下方
部を加熱して炭化処理し、該炭化されたゴミを連続的に
排出することを特徴とする。また、上記加熱処理中のゴ
ミから発生する可燃ガスを回収して、加熱燃料に利用す
ることを特徴とする。また、本発明の高温ゴミ処理装置
は、ゴミを上方から投入して積層せしめるための加熱塔
と、該加熱塔内に積層されたゴミを下方から加熱する燃
焼室と、積層下部で炭化したゴミを連続的に排出する連
続排出手段から構成されることを特徴とする。さらに、
上記加熱処理中のゴミから発生する可燃ガスを上記燃焼
室に回収する手段から構成されることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図1は、基礎実験に
基づく炭化燃焼のための高温ゴミ処理装置の一実施例を
示すもので、1は処理すべきゴミを収容する加熱塔、1
aはゴミ投入口、2はその2次燃焼室、3は燃料供給
口、4は炭化ゴミを連続的に掻出すためのスクリユー等
からなる連続排出手段、5は炭化ゴミの排出口、5aは
開閉弁、6はガス排出口、7は燃焼ガス排出室、8は分
解ガス回収路である。
【0013】上記実施例のゴミ処理装置において、上記
ゴミ投入口1aから加熱塔1内に処理すべきゴミを投入
する。ゴミ投入口1aは自動的に開閉し、密閉すること
ができる。この状態で、2次燃焼室2を燃焼させて、上
記加熱塔1内のゴミを加熱処理する。加熱が進むと、例
えば、最下層部では600〜500℃、順次、400
℃、300℃、200℃、100℃、50℃と上に行く
にしたがって温度が連続的に低下し、最上層部では50
℃程度の加熱温度となる。最下層部においてゴミは炭化
し、連速排出手段4により連続的に排出口5に排出され
る。
【0014】加熱塔1内で加熱中に、ゴミから水蒸気お
よび他の燃焼ガス(CHガス、その他C2nなど
の無定形の炭素を含む燃焼ガス)が出るので、これらの
ガスを燃焼ガス排出室7に排出せしめ、分解ガス回収路
8を通って燃焼室2内に導入する。また、連続排出手段
4から排出される炭化ゴミからも、ガスが発生し、ガス
排出口6から排出される。
【0015】以上のように、本発明は、ゴミ自体の加熱
は面加熱を考え、また水蒸気の発生とゴミの分解ガスの
発生を別々に行い、同時に飛散ダストは加熱塔1内のゴ
ミ溜り層を大きく長くすることで減少させる構造がよい
事も判明した。
【0016】また、低温炭化の時は水分の含有量によっ
てはゴミ全体が膨張する事がある。加熱塔1の底部には
炭化生成した炭の溜り層を形成させ、この炭を連続的に
排出することで、従来行われているゴミの連続投入でな
く、逆に生成した炭を連続的に排出し、高く形成したゴ
ミ層が次々と面状で落下又は押し出される。
【0017】底部には適当な炭溜まりを作り、その最上
層部で最終的にはゴミを面処理する事が一番効率よく又
化学的にも最もよい考え方であり、ゴミを縦処理するた
めに炉の底部の直径の少なくとも2倍以上の高さを有す
る加熱塔1で特に理想的には3〜4倍がよいと考える。
【0018】運転時にゴミの層が高い事と、ゴミは低温
乾燥時に体積膨張していわゆる棚吊り現象を起こし、ゴ
ミの落下を妨げる場合もあり、またゴミ層が高いこと
で、発生する水蒸気と有機物熱分解によって生成するC
2n+1 の可燃ガスの通気度が悪い場合もあるの
で、ゴミ溜の高い塔の適当な位置に攪拌のための装置や
高い加熱塔1の上層部に炭化温度の選定と同じく反応速
度に合わせた燃焼ガス排出室7を設け、分解ガス回収路
通気道8から燃焼室2に導入して、この可燃ガスで炉の
加熱燃料とする。
【0019】このガスは水蒸気も多量に含有するので、
これを冷却して可燃ガスのみにすることで排ガスを激減
させることも出来るが、ゴミの中の悪臭が残るので、こ
れは高温(800℃以上)層を通すことで悪臭を下げる
ため800℃以上の温度でダイオキシンの処理と同時に
脱臭を行った方がよい。
【0020】冷却凝集した悪臭のある水をプラズマ等で
処理すれば排ガスは少なくなり酸素供給も少なくなるの
で、本当はこの方が望ましいと考える。排ガス全体の急
冷も非常に容易になるので、ダイオキシンの再生もより
減少させる事も出来るが、基本的には焼却よりも酸素も
少なく温度も低いので生成するダイオキシンは全体とし
て少なくダイオキシンの90%以上が飛散ダストと残留
炭素に残るので、最終段階で連続排出手段により炭を取
り出すことで炭容積は減少し、高温処理が容易に行わ
れ、飛散ダストは激減するので、理想的なゴミ処理法で
ある。
【0021】図2は、水分10%以下のゴミを処理した
炭化温度と燃焼速度の関係を示すもので、ゴミ層を高く
することで下段から上段への熱の上昇にしたがって順次
乾燥炭化を面として起こすことで加熱塔全体の水蒸気、
可燃ガス、少ないがダイオキシンも全工程で平均してい
ることで、安定した管理が可能であることが理解され
る。また、図3は、水分60%以上のゴミを処理した炭
化温度と燃焼速度の関係を示すもので、ゴミの種類によ
り各温度層におけるゴミの乾燥、炭化工程での挙動が明
らかで水分の覆い時は、乾燥炭化が進む工程で体積(重
量)が急激に減少するため、加熱塔を高くしても棚吊り
現象は起きず、また、生成した炭は低温生成された時は
活性度は高いが強度はスケルトンで非常に破壊し易いこ
とが理解できる。さらに、水分の少ないものは、低温で
は体積の膨張を起こすが、通過時間が少ないので体積膨
張に関係なく高温になれば減少し、比較的脆いので、加
熱塔を高くしたことで上述の長所を生かすことができる
ことを確認した。
【0022】
【発明の効果】1)高温での金属疲労、処理温度によっ
てガス化速度、炭化温度の差による生成炭の物性など高
い加熱塔内で起きる現象、即ち棚吊り、上昇気流の閉
塞、生成した炭のスケルトン状態など全ての面で完成さ
れたゴミ処理装置を提供することができる。 2)連続性、安全性、経済性において最適で、ダイオキ
シンの処理、燃焼時に於けるダスト発生を減少せしめる
高温ゴミ処理装置を提供することもできる。 3)高温に於けるゴミの炭化燃焼を高塔化する事によ
り、通常行われている処理後半での集塵、排ガス処理、
ダイオキシン処理設備の部分を非常に簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高温ゴミ処理装置の一実施例を示す構
成説明図である。
【図2】炭化温度と燃焼速度の関係を示すグラフであ
る。
【図3】炭化温度と燃焼速度の関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 加熱塔 1a ゴミ投入口 2 燃焼室 3 燃料供給口 4 連続排出手段 5 排出口 5a 開閉弁 6 ガス排出口 7 燃焼ガス排出室 8 分解ガス回収路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 正利 つくば市高野1250−2 (72)発明者 小林 義信 座間市相模が丘2−46−13 リベール相模 が丘302号 Fターム(参考) 3K061 AA16 AB02 AC01 BA05 FA12 FA21 3K078 AA05 BA08 BA26 CA03 CA06 4D004 AA46 BA03 CA26 CA27 CB04 CB34 CB43 CC02 4H012 HA03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱塔内にゴミを上方から投入して積層
    せしめ、該積層したゴミの下方部を加熱して炭化処理
    し、該炭化されたゴミを連続的に排出することを特徴と
    する高温ゴミ処理方法。
  2. 【請求項2】 上記加熱処理中のゴミから発生する可燃
    ガスを回収して、加熱燃料に利用することを特徴とする
    請求項1に記載の高温ゴミ処理方法。
  3. 【請求項3】 ゴミを上方から投入して積層せしめるた
    めの加熱塔と、該加熱塔内に積層されたゴミを下方から
    加熱する燃焼室と、積層下部で炭化したゴミを連続的に
    排出する連続排出手段から構成されることを特徴とする
    高温ゴミ処理装置。
  4. 【請求項4】 上記加熱処理中のゴミから発生する可燃
    ガスを上記燃焼室に回収する手段から構成されることを
    特徴とする請求項3に記載の高温ゴミ処理装置。
JP2001296315A 2001-09-27 2001-09-27 高温ゴミ処理方法および装置 Withdrawn JP2003096465A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106765133A (zh) * 2017-01-23 2017-05-31 广西威荣环保科技有限公司 农村生活垃圾间接加热法碳化窑
KR101987334B1 (ko) * 2018-10-01 2019-06-25 주식회사 비츠로넥스텍 고온 플라즈마를 이용한 유기성물질의 탄화장치 및 이를 이용한 탄화방법

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CN106765133A (zh) * 2017-01-23 2017-05-31 广西威荣环保科技有限公司 农村生活垃圾间接加热法碳化窑
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