JP2004018809A - 廃棄物の炭化装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】食品廃棄物等の高含水性の廃棄物を部分燃焼式炭化装置によって炭化処理するに際して、部分燃焼式炭化炉から発生する乾留ガスを、ガス、油等の補助燃料を使用した外部からの助燃を行うことなく効率的に完全燃焼することができる廃棄物の炭化装置を提供する。
【解決手段】部分燃焼式炭化炉1と蓄熱式二次燃焼炉21を備え、蓄熱式二次燃焼炉21の燃焼室23に近接して第1蓄熱槽24aと第2蓄熱槽24bを設け、燃焼室23で燃焼後の排ガスを蓄熱槽24a、24bを通過させて、その顕熱をいったん蓄熱槽24a、24bに蓄えておき、炭化炉1で発生した乾留ガス15を蓄熱槽24a、24bを通過させて、蓄熱した熱で予熱されるようにし、予熱された乾留ガス15を燃焼室23で完全燃焼する。
【選択図】      図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を炭化処理して炭化物を得るための廃棄物の炭化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
建設廃木材等の木質系廃棄物を原料にして炭化物を得るための工業的炭化装置の一つとして部分燃焼式炭化装置は一般公知の技術である。部分燃焼式炭化装置は、原料の一部分を燃焼させて熱を発生させ、この燃焼熱によって残りの部分を熱分解炭化せしめることを原理とするものであり、原料を炭化する部分燃焼式炭化炉とそこから発生する乾留ガスを完全燃焼する二次燃焼炉からなる簡便な方式として広く利用されている。
【0003】
部分燃焼式炭化炉としては、特開2001−200266号公報等に記載されているような、一定方向に回転する回転キルンを用い、回転キルンの一端から投入した原料を回転キルンの回転によって他端に送るとともに、回転キルンの内壁に設けた複数の空気吹き出し孔から炭化用空気を吹き出し、その炭化用空気によって原料の一部分を燃焼させ、その燃焼熱によって残りの原料を熱分解し炭化することによって炭化物を得る通気回転式キルンを用いた部分燃焼式炭化炉が知られている。
【0004】
しかし、含水率が高い廃棄物を原料にして、前述の部分燃焼式炭化装置によって処理しようとすると、部分燃焼式炭化炉で発生した乾留ガスが湿ったものとなり、二次燃焼炉において二次燃焼空気だけでは燃えなくなり、煤塵、悪臭、ダイオキシン等の有害物質が放出され公害の発生に至る危険性がある。
【0005】
したがって、部分燃焼式炭化装置で含水率が30%を越える高含水性廃棄物を処理する場合には、二次燃焼炉でガス、油等の補助燃料を用いて追い炊きをして完全燃焼させてから大気に放出する方法が採られている。例えば、食品廃棄物の多くは含水率50%を越える高含水性廃棄物であり、そのような食品廃棄物を炭化処理する際には、上記の方法が必要となっている。
【0006】
図4は、従来の部分燃焼式炭化炉を用いて高含水性廃棄物を炭化処理する場合に、二次燃焼炉で追い炊きをする状況を示す図である。
【0007】
図4において、1が部分燃焼式炭化炉であり、回転キルン2が基礎に固定のローラー11で支持されて回転駆動されるように設置されている。高含水性廃棄物からなる原料12がホッパー3に供給され、スクリューフィーダー4によって回転キルン2の入口部(図中左端)から回転キルン2内に連続供給される。回転キルン2内に供給された原料12は、回転キルン2内の下部に堆積し、回転キルン2の回転によって回転キルン2内を長手方向に移動する。一方、回転キルン2の内壁の耐火物内には、長手方向に延びる空気導入路9が円周方向に複数本設けられており、それぞれの空気導入路9には回転キルン2の内壁に通じる空気吹き出し孔10が長手方向に所定の間隔で配されている。そして、空気供給口8から供給された炭化用空気が、空気導入路9を経由して、複数の空気吹き出し孔10より回転キルン2の内部に吹き込まれる。これによって、原料12の一部分が燃焼し、その燃焼熱によって残りの原料を熱分解し炭化する。得られた炭化物14は、回転キルン2の出口部(図中右端)に設けられている固定フード5の下方の炭化物取り出し口6より取り出され、発生した乾留ガス15は固定フード5の上方の乾留ガス出口7から二次燃焼炉41に導かれる。この時点での乾留ガス15の温度は600℃であり、二次燃焼炉41では、二次燃焼用空気42を吹き込むとともに、ガス、油等の補助燃料を用いた追い炊きバーナー43によって追い炊きすることで乾留ガス15を800〜900℃で燃焼させる。これによって、乾留ガス15が完全燃焼し、二次燃焼炉42からの排ガスを無害化している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、食品廃棄物等の高含水性廃棄物を炭化処理する際に、従来技術のように二次燃焼炉において追い炊き等の外部からの助燃を行うことは、ガス、油等の補助燃料を使用し、余分に資源を費やすことになるので効率的とはいえない。
【0009】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、食品廃棄物等の高含水性の廃棄物を部分燃焼式炭化装置によって炭化処理するに際して、部分燃焼式炭化炉から発生する乾留ガスを、ガス、油等の補助燃料を使用した外部からの助燃を行うことなく効率的に完全燃焼することができる廃棄物の炭化装置を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃棄物の炭化装置は、廃棄物の一部分を燃焼させ、その燃焼熱で残りの廃棄物を熱分解し炭化することによって炭化物を得るとともに、発生した乾留ガスを二次燃焼炉で燃焼させる廃棄物の炭化装置において、二次燃焼炉に蓄熱体を設け、二次燃焼炉での燃焼熱を前記蓄熱体に蓄熱し、燃焼前の乾留ガスを前記蓄熱体に蓄熱された熱で加熱した後、二次焼却炉で燃焼させるようにしたことを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図1に示す。
【0012】
図1において、本発明の一実施形態に係る廃棄物の炭化装置は、部分燃焼式炭化炉1と蓄熱式二次燃焼炉21とを備えている。部分燃焼式炭化炉1は、前述したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【0013】
蓄熱式二次燃焼炉21は、燃焼室23に近接して第1蓄熱槽24aと第2蓄熱槽24bの二つの蓄熱槽を有している。第1蓄熱槽24aと第2蓄熱槽24bにはそれぞれセラミックス製の蓄熱媒体が充填されている。
【0014】
そして、燃焼室23における燃焼温度を高めるために、炭化炉1で発生した乾留ガス15を予め蓄熱槽24a、24bを通過させて予熱してから燃焼室23に供給する。予熱のための熱源として、二次燃焼後の燃焼排ガスを蓄熱槽24a、24bを通過させて、その顕熱をいったん蓄熱槽24a、24bに蓄えておき、その蓄熱した熱を放熱して乾留ガス14を予熱するようにする。
【0015】
なお、第1蓄熱槽24aには、乾留ガス15の通過を制御するバルブV1と燃焼排ガスの通過を制御するバルブV3が設けられており、第2蓄熱槽24bには、乾留ガス15の通過を制御するバルブV2と燃焼排ガスの通過を制御するバルブV4が設けられている。このバルブV1〜V4の切り替えによって、第1蓄熱槽24aと第2蓄熱槽24bの二つの蓄熱槽が蓄熱と放熱を交互に行うようにしている。これにより、連続的に運転を行うことが出来るようになっている。
【0016】
この実施形態に係る廃棄物の炭化装置の作動状態を、含水率50%のきのこ栽培用廃培地を炭化処理する場合を例に説明する。
【0017】
部分燃焼式炭化炉1で含水率50%のきのこ栽培用廃培地を炭化処理する場合、炭化温度600℃で運転され、炭化収率2.5%で炭化物を得ている。その際に発生する乾留ガス15は600℃であるが、発熱量は350kcal/Nmと低く、従来型の二次燃焼炉41では完全燃焼が出来ず、追い炊きバーナー等による外部燃料を用いた追い炊きが必要である。
【0018】
これに対して、蓄熱式二次焼却炉21においては、図2に示すように、以下の要領で運転が行われる。
【0019】
(第1サイクル)
図2aにおいて、弁V1、V4が開放され、弁V3、V2が閉鎖されて、乾留ガス15が第1蓄熱槽24aに入る。第1蓄熱槽24a内の蓄熱媒体を通過する間に乾留ガス15は約750℃まで加熱されて燃焼室23に入る。約750℃まで加熱された乾留ガス15は、燃焼室23で二次燃焼空気25によって800℃で燃焼する。この時に発生する燃焼排ガスは第2蓄熱槽24bを通過し、熱を第2蓄熱槽24b内の蓄熱媒体に供給して後、650℃の温度で第2蓄熱槽24bの外に廃棄される。
【0020】
(第2サイクル)
図2bにおいて、弁V2、V3が開放され、弁V1、V4が閉鎖されて乾留ガス15が第2蓄熱槽24bに入る。第2蓄熱槽24bを通過しながら、乾留ガス15は上記の第1サイクルで加熱されている第2蓄熱槽24b内の蓄熱媒体によって加熱され、750℃で燃焼室23に入る。約750℃まで加熱された乾留ガス15は、燃焼室23で二次燃焼空気25によって800℃で燃焼する。この時に発生する燃焼排ガスは第1蓄熱槽24aを通過し、熱を第1蓄熱槽24a内の蓄熱媒体に供給して後、650℃の温度で第1蓄熱槽24aの外に廃棄される。
【0021】
これにより、第1蓄熱槽24aでは蓄熱媒体が780℃程度まで加熱され、一方、第1蓄熱槽24bでは蓄熱媒体が620℃程度まで冷やされる。なお、燃焼排ガスの循環は排気ファン27で行う。燃焼排ガスは排気ファン27の前方に設けられた冷却器26で冷却され200℃程度で排気ファンに入る。
【0022】
以上のサイクルを交互に実施することによって、蓄熱式二次燃焼炉21において連続的な乾留ガス15の完全燃焼が行われる。
【0023】
このように、この実施形態では、乾留ガス15の予熱熱源として、二次燃焼炉で燃焼排ガスの熱を回収して用いており、燃焼室23には二次燃焼空気25が供給されるのみで、外部からの助燃が不要であるので極めて省エネルギー的に炭化処理をすることができる。
【0024】
ちなみに、図3は、600℃の炭化温度で炭化した際に発生する乾留ガスを予熱し燃焼させる場合の予熱温度と燃焼温度の関係を調べたものである。600℃そのままでは燃焼温度は700℃にとどまり、完全燃焼は期待できない、これに対して750℃以上予熱すると燃焼温度は800℃以上となり、完全燃焼されて無害化が達成される。
【0025】
なお、上記の実施形態では、蓄熱式燃焼炉における蓄熱槽は2個であったが、必要により3個以上にしてもよい。
【0026】
また、上記の実施形態では、部分燃焼式炭化炉として、回転キルンを用いた部分燃焼式炭化炉を用いているが、それに限定されるものではなく、回転キルンを用いない形式の部分燃焼式炭化炉を用いてもよい。
【0027】
【発明の効果】
本発明では、食品廃棄物等の高含水性の廃棄物を部分燃焼式炭化装置によって炭化処理するに際して、部分燃焼式炭化炉から発生する乾留ガスの燃焼排ガスの熱を蓄熱して、その熱で乾留ガスを予熱するようにしているので、ガス、油等の補助燃料を使用した外部からの助燃を行うことなく効率的に乾留ガスを完全燃焼することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の説明図である。
【図2】本発明の一実施形態における動作状態の説明図である。
【図3】乾留ガスの予熱温度と燃焼温度の関係を示すグラフである。
【図4】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1 部分燃焼式炭化炉
2 回転キルン
3 ホッパー
4 スクリューフィーダー
5 固定フード
6 炭化物取り出し口
7 乾留ガス出口
8 空気供給口
9 空気導入路
10 空気吹き出し孔
11 ローラー
12 炭化物原料
13 炭化用空気
14 炭化物
15 乾留ガス
21 蓄熱式二次燃焼炉
23 燃焼室
24a 第1蓄熱槽
24b 第2蓄熱槽
25 二次燃焼空気
26 冷却器
27 排気ファン
41 二次燃焼炉
42 二次燃焼用空気
43 追い炊きバーナー
44 燃焼排ガス
V1、V2、V3、V4 弁

Claims (1)

  1. 炭化用空気によって廃棄物の一部分を燃焼させ、その燃焼熱で残りの廃棄物を熱分解し炭化することによって炭化物を得るとともに、発生した乾留ガスを二次燃焼炉で燃焼させる廃棄物の炭化装置において、二次燃焼炉に蓄熱体を設け、二次燃焼炉での燃焼熱を前記蓄熱体に蓄熱し、燃焼前の乾留ガスを前記蓄熱体に蓄熱された熱で加熱した後、二次焼却炉で燃焼させるようにしたことを特徴とする廃棄物の炭化装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008175505A (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 熱分解装置
JP2010246421A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Hitachi Zosen Corp ごみ焼却施設におけるセルロース系エタノールの製造方法

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